Динамическая балансировка коленвала: Как динамическая балансировка способна увеличить ресурс работы двигателя

Как динамическая балансировка способна увеличить ресурс работы двигателя

Одной из причин снижения ресурса работы двигателя является вибрации возникающие в результате дисбаланса его вращающихся деталей, а именно коленвала, маховика, корзины сцепления и т.д. Ни для кого не секрет чем грозят эти вибрации. Это и повышенный износ деталей, и крайне некомфортная эксплуатация мотора, и худшая динамика, и повышенный расход топлива, и проч., и проч. Все эти страсти уже не раз обсуждались и в печати и на просторах сети – не будем повторяться. Поговорим лучше об оборудовании для балансировки, но сначала давайте коротко разберем, что же такое этот дисбаланс, и каких видов он бывает, а потом рассмотрим как с ним бороться.

Для начала, давайте определимся, зачем вообще вводить понятие дисбаланса, ведь причиной вибраций являются силы инерции, возникающие при вращении и неравномерном поступательном движении деталей. Может быть лучше оперировать величинами этих сил? Перевел их в килограммы «для ясности» и вроде бы понятно куда, что и с каким усилием давит, сколько кило приходится на какую опору… Но дело-то в том, что величина силы инерции зависит от частоты вращения, точнее от квадрата частоты или ускорения при поступательном движении, а это в отличие от массы и радиуса вращения, величины переменные. Таким образом использовать силу инерции при балансировке просто неудобно, придется каждый раз пересчитывать эти самые килограммы в зависимости от квадрата частоты. Судите сами, для вращательного движения сила инерции:

где:

m – неуравновешенная масса;
r – радиус ее вращения;
w – угловая скорость вращения в рад/с;
n – частота вращения в об/мин.

Не высшая математика, конечно, но пересчитывать лишний раз не хочется. Вот поэтому и ввели понятие дисбаланса, как произведения неуравновешенной массы на расстояние до нее от оси вращения:

где:

D – дисбаланс в г мм;
m – неуравновешенная масса в граммах;
r – расстояние от оси вращения до этой массы в мм.

Измеряют эту величину в единицах массы умноженных на единицу длины, а именно в г мм (часто в г см). Я специально акцентирую внимание на единицах измерения, поскольку на просторах мировой сети, да и в печати, в многочисленных статьях посвященных балансировке, чего только не встретишь… Тут и граммы деленные на сантиметры, и определение дисбаланса в граммах (не умноженных ни на что, просто граммы и всё, что хочешь, то и думай), и аналогии с единицами измерения крутящего момента (похоже вроде – кг м, а тут г мм…, но физический смысл-то совершенно другой…). В общем, будем внимательны!

Итак, первый вид дисбаланса – статический или, еще говорят, статическая неуравновешенность. Такой дисбаланс возникнет, если на вал точно напротив его центра масс поместить какой-нибудь груз, и это будет равноценно параллельному смещению главной центральной оси инерции 1 относительно оси вращения вала. Нетрудно догадаться, что такая неуравновешенность характерна дискообразным роторам2, маховикам например, или шлифовальным кругам. Устранить этот дисбаланс можно на специальных приспособлениях – ножах или призмах. Тяжелая сторона3 под действием силы тяжести будет поворачивать ротор. Заметив это место, можно простым подбором на противоположную сторону установить такой груз, который приведет систему к равновесию. Однако процесс этот довольно длительный и кропотливый, поэтому устранять статический дисбаланс все-таки лучше на балансировочных станках – и быстрее и точнее, но об этом ниже.

Второй тип дисбаланса – моментный. Такую неуравновешенность можно вызвать, прилепив на края ротора пару одинаковых грузов под углом 180° друг к другу. Таким образом, центр масс хоть и останется на оси вращения, но главная центральная ось инерции отклонится на некоторый угол. Чем примечателен такой вид дисбаланса? Ведь на первый взгляд, в «природе» его можно встретить разве что по «счастливой» случайности… Коварство такой неуравновешенности заключается в том, что она проявляется только при вращении вала. Положите ротор с моментным дисбалансом на ножи, и он будет находиться в полном покое, сколько бы раз его не перекладывали. Однако стоит раскрутить его, так тут же появится сильнейшая вибрация. Устранить подобную неуравновешенность можно только на балансировочном станке.

И наконец, самый общий случай – динамическая неуравновешенность. Такой дисбаланс характеризуется смещением главной центральной оси инерции как по углу так и по месту относительно оси вращения ротора. То есть, центр масс смещается относительно оси вращения вала, а вместе с ним и главная центральная ось инерции. При этом она еще и отклоняется на некоторый угол так, что не пересекает ось вращения4. Именно такой вид дисбаланса встречается чаще всего, и именно его так привычно устраняют нам в шиномонтажах при смене резины. Но если в шиномонтаж мы все как один едем по весне и осени, то почему же оставляем без внимания детали двигателя?

Простой вопрос: после шлифовки коленвала в ремонтный размер или, того хуже, после его рихтовки, можно быть уверенным в том, что главная центральная ось инерции в точности совпадает с геометрической осью вращения коленвала? А второй раз разбирать-собирать мотор время и желание есть?

Итак, в том, что балансировать валы, маховики и проч. нужно, сомнений нет. Следующий вопрос – как балансировать?

Как уже упоминалось при статической балансировке можно обойтись ножами-призмами, если есть достаточное количество времени, терпения, и поля допусков на остаточный дисбаланс велики. Если Вы цените рабочее время, заботитесь о репутации своей компании или просто беспокоитесь о ресурсе деталей своего мотора, то единственный вариант балансировки – это специализированный станок.

И такой станок есть – машина для динамической балансировки модели «Liberator» производства фирмы «Hines» (США), прошу любить и жаловать!

Этот доресонансный станок предназначен для определения и устранения дисбаланса коленчатых валов, маховиков, корзин сцепления и проч.

Весь процесс устранения дисбаланса можно условно поделить на три части: подготовка станка к работе, измерение дисбаланса и устранение дисбаланса.

Экран настройки параметров станка и вала.

На первом этапе необходимо установить вал на неподвижные опоры станка, присоединить к торцу вала датчик, который будет отслеживать положение и частоту вращения вала, накинуть приводной ремень, с помощью которого вал будет раскручиваться в процессе балансировки и ввести в компьютер размеры вала, координаты положения и радиусы поверхностей коррекции, выбрать единицы измерения дисбаланса и проч. Кстати, в следующий раз, заново, все это вводить не придется, поскольку есть возможность сохранить в памяти компьютера все введенные данные, ровно, как и есть возможность их в любой момент стереть, изменить, перезаписать, или изменить на время без сохранения. Короче говоря, поскольку компьютер станка работает под операционной системой Windows XP, то и все приемы работы с ним будут вполне привычными для обычного пользователя. Впрочем, и для неискушенного в компьютерных делах механика не будет чем-то уж очень сложным освоить несколько экранных меню программы балансировки, тем более, что сама программа очень наглядна и интуитивно понятна.

Экран программы балансировки.

Сам процесс измерения дисбаланса происходит без участия оператора. Ему остается только нажать нужную кнопку и дождаться, когда вал начнет вращаться, а потом сам остановится. После этого на экране будет выведено все необходимое для устранения дисбаланса, а именно: величины и углы дисбалансов для обеих плоскостей коррекции, а также глубины и количество сверлений, которые необходимо сделать, чтобы этот дисбаланс устранить. Глубины отверстий выводятся, разумеется, исходя из введенного ранее диаметра сверла и материала вала. Кстати, эти данные выводятся для двух плоскостей коррекции, если была выбрана динамическая балансировка. При статической балансировке, естественно, будет выведено всё то же самое, только для одной плоскости.

Сверление отверстий в противовесе коленвала.

Теперь остается только просверлить предложенные отверстия, не снимая вал с опор. Для этого позади расположен сверлильный станок, который может перемещаться на воздушной подушке вдоль всей станины. Глубину сверлений в зависимости от комплектации можно контролировать либо по цифровому индикатору перемещения шпинделя, либо по графическому отображению выводимому на монитор компьютера. Этот же станок можно использовать при сверлении или фрезеровании, например, шатунов при развесовке. Для этого нужно просто развернуть суппорт на 180°, чтобы он оказался над специальным столом. Стол этот может перемещаться в двух направлениях (стол поставляется как дополнительное оборудование).

Сверлильный станок развернутый на 180°.

Здесь остается только добавить, что при расчете глубины сверления компьютер учитывает даже конус заточки сверла.

После устранения дисбаланса нужно снова повторить измерения, чтобы удостовериться, что остаточный дисбаланс в пределах допустимых значений.

Кстати, об остаточном дисбалансе или, как иногда говорят, допуске на балансировку. Практически каждый производитель моторов в инструкциях по ремонту деталей должен давать величины остаточного дисбаланса. Однако если эти данные не удалось найти, то можно воспользоваться общими рекомендациями. И отечественный ГОСТ и общемировой стандарт ISO предлагает, в общем-то, одно и то же.

Сначала нужно определиться к какому классу относится ваш ротор, а потом по таблице приведенной ниже узнать для него класс точности балансировки. Предположим, что мы балансируем коленчатый вал. Из таблицы следует, что «узел коленчатого вала двигателя с шестью и более цилиндрами со специальными требованиями» имеет 5 класс точности по ГОСТ 22061-76. Предположим, что наш вал имеет ну совсем специальные требования – усложним задачу и отнесем его к четвертому классу точности.

Далее, приняв максимальную частоту вращения нашего вала равной 6000 об/мин, по графику определяем, что величина eст. (удельный дисбаланс) находится в пределах заключенных между двумя прямыми, определяющими поле допуска для четвертого класса, и равна от 4 до 10 мкм.

Теперь по формуле:

где:

D ст.доп. – допустимый остаточный дисбаланс;
e ст. – табличное значение удельного дисбаланса;
m ротора – масса ротора;

стараясь не путаться в единицах измерения и приняв массу вала равной 10 кг, получим, что допустимый остаточный дисбаланс нашего коленчатого вала не должен превышать 40 – 100 г мм. Но это относится ко всему валу, а станок нам показывает дисбаланс в двух плоскостях. Значит, на каждой опоре, при условии, что центр масс вала находится точно посередине между корректирующими плоскостями, допустимый остаточный дисбаланс на каждой опоре не должен превышать 20 – 50 г мм.

Просто для сравнения: допустимый дисбаланс коленвала двигателя Д-240/243/245 при массе вала в 38 кг, по требованиям производителя не должен превышать 30 г см. Помните, я обращал внимание на единицы измерения? Этот дисбаланс указан в г см, а значит он равен 300 г мм, что в разы больше рассчитанного нами. Однако ничего удивительного – вал тяжелее того, что мы взяли для примера, да и вращается с меньшей частотой… Просчитайте в обратную сторону и увидите, что класс точности балансировки тот же, что и в нашем примере.

Здесь же следует отметить, что строго говоря, допустимый дисбаланс рассчитывается по формуле:

где:

D ст.т. – значение главного вектора технологических дисбалансов изделия, возникающих в результате сборки ротора, из-за монтажа деталей (шкивов, полумуфт, подшипников, вентиляторов и т.д.), которые имеют собственные дисбалансы, вследствие отклонения формы и расположения поверхностей и посадочных мест, радиальных зазоров и т.д.;
D ст.э. – значение главного вектора эксплуатационных дисбалансов изделия, возникающих из-за неравномерности износа, релаксации, выжигания, кавитации деталей ротора и т.п. за заданный технический ресурс или до ремонта, предусматривающего балансировку.

Звучит жутковато, но как показала практика в большинстве случаев, если выбирать значение удельного дисбаланса по нижней границе класса точности (при этом удельный дисбаланс в 2.5 раза меньше удельного дисбаланса, определенного для верхней границы класса), то главный вектор допустимого дисбаланса можно вычислять по формуле приведенной выше, по которой мы собственно и считали. Таким образом, в нашем примере все-таки лучше принять допустимый остаточный дисбаланс равным 20 г мм для каждой плоскости коррекции.

Тем более что предложенный станок, в отличие от древних отечественных аналоговых станков, чудом сохранившихся после всем известных печальных событий в нашей стране, такую точность запросто обеспечит.

Специальный стол для установки и крепления маховика вместе (или отдельно) с коленвалом при сверлении.

Ну, хорошо, а что с маховиком и корзиной сцепления? Обычно, после того как отбалансировали коленвал, к нему присоединяют маховик, переводят станок в режим статической балансировки и устраняют дисбаланс только маховика, считая коленвал идеально сбалансированным. В этом методе есть один большой плюс: если маховик и корзину сцепления после балансировки не отсоединять от вала и не менять эти детали никогда, то сбалансированный таким образом узел будет иметь неуравновешенность меньшую, чем если бы балансировалась каждая деталь по отдельности. Если же хочется все-таки уравновесить маховик отдельно от вала, то для этого в комплектации станка существуют специальные, практически идеально уравновешенные, валы для балансировки маховиков.

У обоих методов, разумеется, есть свои плюсы и минусы. В первом случае, при замене любой из деталей участвующих ранее в балансировке в сборе, неизбежно появится дисбаланс. Но и с другой стороны, если уравновешивать все детали по отдельности, то и допуск на остаточный дисбаланс каждой детали придется серьезно ужесточить, что приведет к большим затратам времени на балансировку.

Вал для балансировки маховика отдельно от коленвала.

Несмотря на то, что все описанные выше операции по измерению и устранению дисбаланса на данном станке реализованы очень удобно, позволяют сэкономить массу времени, страхуют от возможных ошибок, связанных с пресловутым «человеческим фактором» и проч., справедливости ради нужно заметить, что худо-бедно, но и многие другие станки смогут сделать то же самое. Тем более что рассмотренный пример ничего особенно сложного не представлял.

А если придется балансировать вал, скажем, от V8? Задача тоже, в общем-то, не самая сложная, но все-таки это не четверку рядную уравновешивать. Такой вал ведь просто так на станок не поставишь, на шатунные шейки нужно специальные балансировочные грузы вешать.А их масса зависит, во-первых, от массы поршневой группы, то есть массы деталей движущихся исключительно поступательно, во-вторых, от развесовки шатунов, то есть от того какая масса шатуна относится к вращающимся деталям, а какая к поступательно движущимся, ну и наконец, в-третьих, от массы деталей только вращающихся. Можно, конечно, последовательно взвесить все детали, записать данные на листок бумаги, посчитать разницу между массами, потом перепутать какая запись относится к какому поршню или шатуну, и проделать все это еще несколько раз.

А можно воспользоваться системой автоматизированного взвешивания «Compu-Match» предлагаемой в качестве опции. Суть системы проста: электронные весы связаны с компьютером станка, и при последовательном взвешивании деталей таблица данных заполняется автоматически (кстати, ее можно еще и распечатать). Также автоматически находится самая легкая деталь в группе, например, самый легкий поршень, и для каждой детали автоматически определяется масса, которую требуется удалить, чтобы выровнять веса. Никакой путаницы не возникнет и с определением массы верхней и нижней головок шатунов (кстати, все необходимое для развесовки поставляется в комплекте с весами). Компьютер направляет действия оператора, которому просто остается внимательно выполнять инструкции шаг за шагом. После чего компьютер рассчитает массу балансировочных грузов исходя из массы конкретной поршневой и развесовки шатунов. Остается только добавить, что при расчете масс этих грузов учитывается даже масса моторного масла, которое будет находиться в магистралях вала во время работы двигателя. Кстати, разные комплекты грузов можно заказать отдельно. Грузы, разумеется, наборные, то есть на шпильку навешиваются шайбы разной массы и фиксируются гайками.

Весы связаны с компьютером станка. Все результаты измерений автоматически заносятся в электронную таблицу.

И еще несколько слов о взвешивании поршневой и развесовке шатунов. В самом начале этой статьи мы заметили, что «одной из причин возникновения вибраций двигателя является дисбаланс его вращающихся деталей…», «одной из…», но далеко не единственной! Конечно многие из них мы «побороть» никак не сможем. Например, неравномерность крутящего момента. Но кое-что все-таки сделать можно. В качестве примера возьмем обычный рядный четырехцилиндровый двигатель. Из курса динамики ДВС всем известно, что силы инерции первого порядка такого мотора полностью уравновешены. Замечательно! Но в расчетах принимается, что массы всех деталей по цилиндрам абсолютно одинаковы и шатуны развесованы безукоризненно. А на самом деле, во время кап. ремонта, кто-нибудь взвешивает поршни, кольца, пальцы, выравнивает массы нижних и верхних головок шатунов? Едва ли…

Набор балансировочных грузов.

Конечно, разница в массах деталей вряд ли вызовет большие вибрации, но если есть возможность, хоть немного приблизиться к расчетной схеме, почему бы это не сделать? Особенно если это так просто…

Приспособления для балансировки карданных валов.

В качестве опции можно заказать комплект приспособлений и оснастки для балансировки карданных валов… Однако постойте, это ведь уже совсем другая история…

Станок для балансировки карданных валов Hines DL-500

---

* Ось OX называется главной центральной осью инерции тела, если она проходит через центр масс тела и центробежные моменты инерции J xy и J xz одновременно равны нулю. Непонятно? Ничего сложного на самом деле тут нет. Попросту говоря, главная центральная ось инерции это та ось, вокруг которой вся масса тела распределена равномерно. Что значит равномерно? Это значит, что если мысленно выделить какую-нибудь массу вала и помножить ее на расстояние до оси вращения, то точно напротив найдется, может быть, другая масса на другом расстоянии, но имеющая точно такое же произведение, то есть выделенная нами масса будет уравновешена.

Ну что такое центр масс, думаю, ясно и так.

** Роторами в балансировке называют все, что вращается, независимо от формы и размеров.

*** Тяжелой стороной или тяжелым местом ротора обычно называют то место, где расположена неуравновешенная масса.

**** Если главная центральная ось инерции все-таки пересекает ось вращения ротора, то такую неуравновешенность называют квазистатической. Рассматривать ее в контексте статьи нет смысла.

***** Среди прочих классификаций балансировочных станков есть разделение на дорезонансные и зарезонансные. То есть частоты, на которых балансируется вал, могут быть либо ниже резонансной частоты, либо выше резонансной частоты ротора. У вибраций, возникающих во время вращения неуравновешенной детали, есть одна интересная особенность: амплитуда вибраций возрастает очень медленно по мере увеличения частоты вращения. И только вблизи резонансной частоты ротора наблюдается резкое ее увеличение (чем, собственно, и опасен резонанс). На частотах выше резонансной, амплитуда вновь снижается и практически не меняется в очень широком диапазоне. Поэтому, например, на дорезонансных станках нет особого смысла пытаться увеличить частоту вращения вала при балансировке, поскольку амплитуда колебаний, которую фиксируют датчики, будет возрастать крайне незначительно, несмотря на увеличение центробежной силы, порождающей вибрацию.

****** Некоторые станки имеют качающиеся опоры.

******* Поверхность коррекции – то место вала, в котором предполагается сверлить отверстия для устранения дисбаланса.

******** Обратите внимание, удельный дисбаланс указан в микронах. Это не ошибка, здесь речь идет об удельном дисбалансе, то есть отнесенном к единице массы. К тому же индекс «ст.» говорит о том, что это статический дисбаланс, а он может указываться в единицах длины, как расстояние, на которое смещена главная центральная ось инерции вала относительно оси его вращения, см. выше определение статического дисбаланса.

Балансировка коленчатых валов

При конструировании коленчатого вала так подбирают его форму, чтобы он был уравновешен, т. е. ось вращения вала является главной центральной осью инерции. Однако в процессе изготовления коленчатого вала вследствие неизбежных технологических погрешностей и неоднородности материала указанное условие нарушается и любой реальный коленчатый вал всегда в той или иной мере неуравновешен. Для устранения неуравновешенности подбирают дополнительные массы (уравновешивающие грузы) так, чтобы после закрепления их на коленчатом валу центробежные силы этих масс уравновешивали центробежные силы приведенных (неуравновешенных) масс. Часто вместо установки уравновешивающего груза снимают металл в той же плоскости, в которой должен быть расположен груз, но с диаметрально противоположной стороны. В конструкции коленчатых валов предусматриваются для этого специальные (балансировочные) участки.

Процесс предварительного подбора уравновешивающих грузов и их последующее закрепление на коленчатом валу или, что то же самое, снятие металла с балансировочных участков коленчатого вала,называется балансировкой.

Различают два вида балансировки: статическую и динамическую.

Статическая балансировка применяется в основном для деталей дисковой формы, когда диаметр балансируемой детали больше ее длины. Во всех остальных случаях применяют динамическую балансировку.

Динамическая балансировка обеспечивает большую точность уравновешенности, чем статическая. Поэтому даже детали дисковой формы, к которым предъявляются повышенные требования в отношении уравновешенности, подвергают динамической балансировке.

Динамическая балансировка проводится на специальных балансировочных станках, обычно представляющих собой системы с одной степенью свободы, подвижные части которых колеблются вокругнеподвижнойоси,определяемойконструкциейстанка.

На раме 1 станка на стойках 4 устанавливают балансируемую деталь 5.Рама связана со станиной неподвижным шарниром 2, вокруг которого она может поворачиваться, и упругой опорой 3. Вследствие этого рама может вращаться только вокруг горизонтального шарнира 2. Положение детали на раме относительножесткойопоры можно изменять.

Балансировку детали производят в плоскостях 7—7 и 77—77 в два этапа. На первом этапе плоскость 7—7 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку производят в плоскости 77—77; на втором этапе плоскость 77—77 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку проводят в плоскости 7—7.

Деталь приводится во вращение с помощью специального привода. Шкив 8, сидящий на валу электродвигателя 9, связан непрерывной лентой 10 со шкивом 11, закрепленным на стержне, который может поворачиваться вокруг оси, совпадающей с осью электродвигателя. Натяжение ленты регулируют, перемещая шкив 11 по стержню 6. Для уравновешивания стержня со шкивом на стержне закреплен груз 7, положение которого фиксируется стопорным винтом. Если при включенном электродвигателе движущуюся ленту прижать к поверхности детали с помощью рукоятки 12, то вследствие трения между лентой и деталью последняя также начнет вращаться. При достижении деталью требуемой угловой скорости с помощью рукоятки 12 привод отводят от детали.

При вращении детали центробежные силы приведенных масс оказывают динамическое воздействие, вызывая колебания рамы 1 на пружинной опоре 3. Амплитуда колебаний зависит от степени неуравновешенности детали, упругих свойств опоры 3 и режима работы. Наибольшего значения амплитуда достигает на резонансных режимах: чем меньше жесткость опоры, тем больше амплитуда. При уменьшении жесткости опоры 3 снижается частота собственных колебаний и поэтому резонансные колебания могут возникнуть при небольшой угловой скорости детали. Балансировку проводят или на резонансном режиме или при угловых скоростях, значительно больших резонансных.

Для полного уравновешивания детали необходимо опытным путем определить массу и положение уравновешивающих грузов в плоскостях, т. е. найти диаметральные плоскости, в которых эти грузы надо установить и определить их статические моменты относительно оси вращения детали. Для решения этих двух задач применяют специальную измерительную аппаратуру, устанавливаемую на балансировочных станках. В ряде современных балансировочных станков устанавливается счетно-решающее устройство. С помощью этого устройства можно определить положение уравновешивающего груза, массу которого подбирают последовательными пробами, ориентируясь на показания приборов. Если станок применяется для балансировки одной определенной детали в крупносерийном или массовом производстве, то создают тарировочные графики для разметки шкалы измерительных приборов, по показаниям которых сразу находят массууравновешивающихгрузов.

При балансировке V-образных двигателей их рассматривают состоящими из двух цилиндровых отсеков. На каждый отсек приходится один кривошип с двумя шатунами, смещенными по оси шатунной шейки. Для динамической уравновешенности коленчатого вала в период балансировки на шатунные шейки устанавливают грузы, равные по величине массам возвратно-движущихся частей одного отсека и двум вращающимся массам шатунов всборе.

Дисбаланс вала с маховиком для двигателя ЗИЛ-130 не превышает 70 Г-см, а для двигателя КДМ-46—не более 126 Г — см при числе оборотов 100 в минуту.

Подробная инструкция по балансировке коленвала в домашних условиях

Для экономии затрат, идущих на техническое обслуживание в автосервисе, можно выполнять балансирование коленчатого вала в условиях гаража. В статье описываются варианты, как можно проводить балансировку коленвала своими руками.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Зачем нужна балансировка коленчатых валов?

При дисбалансе коленчатого вала неравномерно распределяется масса вдоль и поперек оси, то есть нарушается баланс: один край легче другого. В основном причиной поперечного дисбаланса является износ деталей вала при продолжительной эксплуатации.

Балансировка коленвала проводится, чтобы снизить нагрузку и вибрации на узлы силового агрегата. Эта операция дает возможность поднять производительность двигателя, продлить срок эксплуатации. В основном балансировка необходима для изношенных элементов двигателя, но встречаются случаи, когда в балансировке нуждается новый автомобиль.

Балансировка коленвала в гараже

Определить, нужна ли балансировка коленвала, можно по поведению ручки переключения передач: она начинает болтаться при передвижении на холостом ходу. То же самое касается двигателя: если на холостом ходу мотор работает с рывками.

Причины появления неполадок могут быть разные:

• некачественное изготовление сопряженных деталей;
• неоднородность материала, который использован для коленчатого вала;
• люфты, возникшие в результате нарушения зазоров между сопряженными элементами;
• некачественная сборка;
• неточное центрирование;
• естественный износ.

После замены маховика или его зубчатого венца, корзины сцепления необходимо отбалансировать коленвал. Если не выполнить эту процедуру, то даже при небольших скоростях мотор начнет вибрировать из-за нарушения баланса.

Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта

Отбалансировать коленчатый вал можно двумя способами:

1. Статический способ применяется при незначительных нарушениях баланса. В этом случае коленчатый вал находится в неподвижном состоянии. При этом тяжелая сторона опущена вниз. Легкая часть уравновешивается с помощью грузов, которые крепятся на край легкой стороны. Затем с помощью специальных ножей снимается металл с тяжелой части, пока не опустится нагруженная часть.

   Шлифовка коленчатого вала

2. Динамический способ точнее статического. Его применяют для устранения существенного дисбаланса. В этом случае необходим специальный станок, на который устанавливается вал. Коленчатый вал начинают раскручивать до необходимых оборотов. С помощью лазера определяется точка, где находится наиболее тяжелая точка. С этого места снимается лишний металл.

 Загрузка …

Процедура балансировки своими руками

Балансировку можно выполнить в автосервисе, где, естественно, процедура будет проведена более точно, либо в собственном гараже. Для проведения процедуры в домашних условиях нужно изготовить специальное приспособление – станок, на который будет устанавливаться маховик. Сложного ничего нет. Сделать такой станок своими руками сможет даже человек, неимеющий слесарного опыта.

Приспособление

В первую очередь нужно сварить рамку, которая служить будет основой станка. Размеры рамки и приспособления зависят от длины коленчатого вала. Для изготовления нужна профильная труба и уголок. После изготовления рамки и затирки швов, в двух уголках рамки и в середине противоположной трубы, нужно просверлить отверстия для трех шпилек. К отверстиям приваривают гайки с диаметром внутренней резьбы равным диаметру шпилек, которые изготавливаются из железных прутов.

Самодельный станок для балансировки

Перед балансировкой рамку нужно выставить с помощью уровня строго горизонтально. Это легче сделать, если она будет стоять на трех штырях, чем на четырех. После регулировки на приваренные гайки сверху следует накрутить контргайки. Далее нужно сделать недалеко от каждого угла рамки отверстия для 4 прутов диаметром 14-16 мм, которые будут исполнять роль стоек. Длина прутов должна быть одинаковой – примерно 250 мм.

Теперь нужно взять 4 уголка шириной 2-4 см и длиной около 30 см и просверлить в них отверстия диаметром, соответствующим диаметру стоек. На каждую пару стоек надевается уголок ребрами вверх. Уголки нужно приварить. Получается приспособление напоминающее турник с брусьями: напротив друг друга устанавливаются стойки в виде буквы «П». На эти стойки будет устанавливаться коленчатый вал. Таким образом, станок для балансировки коленвала готов.

Последовательность действий

Балансировка коленчатого вала с помощью устройства, сделанного своими руками, состоит из следующих шагов:

1. В первую очередь нужно выставить станок строго горизонтально. Для этого уровень укладывается сначала на одну перекладину-уголок. Затем следует подкручивать шпильки-стойки, пока уголок не будет расположен строго горизонтально. Далее уровень поворачиваем перпендикулярно, кладем его на два уголка-перекладины одновременно и крутим шпильку, высверленную посередине трубы. Добиваемся полной горизонтальности всей конструкции.
2. Когда станок выставлен, на него можно устанавливать коленчатый вал в сборе с комплектующими. Если присутствует дисбаланс, вал начнет проворачиваться по уголку, пока самая тяжелая точка не окажется в нижней точке. Этот дисбаланс (перевес) нужно ликвидировать.

   Приспособление для балансировки

3. Для устранения перевеса нужно убрать лишнюю часть металла в нижней (тяжелой) точке маховика. Определить точный вес металла, который нужно высверлить, можно с помощью небольших магнитиков. Их нужно цеплять на противоположной – легкой стороне маховика. Цеплять магнитики следует до тех пор, пока коленвал в сборе с деталями не будет переворачиваться, а будет лежать неподвижно.
4. Добившись неподвижного положения коленчатого вала, нужно снять магнитики и взвесить их на весах. Это и будет тот вес, который нужно убрать, чтобы устранить дисбаланс.
5. Теперь с маховика снимается столько стружки, чтобы ее вес был равен весу магнитов, которые мы перед этим взвешивали. Под приспособлением нужно постелить ветошь, чтобы собрать и взвесить стружку. Высверливать приходится порой несколько отверстий, так как одного диаметром 7-8 мм обычно не достаточно. Главное, не высверлить больше, чем нужно, иначе придется сверлить маховик с противоположной стороны.

   Процедура балансирования на СТО

6. Если тяжелая точка приходится на какую-то деталь маховика, которая менялась, например, шкив. То высверливать нужно эту деталь. Если менялась корзина сцепления, то в ней удаляется лишний металл около отверстий ее крепления.

С данным приспособлением, изготовленным своими руками, можно легко отбалансировать коленчатый вал. Конечно, без специального оборудования достичь точности трудно, зато можно сэкономить на посещении автосервиса.

Видео «Балансировка коленчатого вала»

В этом видео демонстрируется, как правильно отбалансировать коленвал.

Подробная инструкция по балансировке коленвала в домашних условиях

Балансировка коленвала

Коленчатый вал, являясь  одним из важнейших конструктивных элементов силового агрегата любого автомобиля, производится с применением достаточно сложных технологий.

Неизбежность присутствия в данном процессе технологических допусков и погрешностей, а также неоднородность используемых при этом материалов в совокупности с зазорами в сопряжениях деталей и узлов нарушают (пусть и незначительно) одно из его главных эксплуатационных условий – сбалансированность. 

Как определить потребность коленчатого вала в балансировке. Главными симптомами, помогающими с большой долей уверенности установить наличие «болезни», являются значительные колебания силового агрегата и рычага переключения передач при движении автомобиля в режиме «холостого хода».

И тогда приходится прибегать к выполнению такого действия,  каковым является балансировка коленчатого вала.

Она (балансировка) заключается в подборе дополнительных масс, или уравновешивающих грузов, а также съеме металла в плоскостях расположения этих грузов со стороны, диаметрально противоположной.

Эти мероприятия производятся в специальных зонах коленчатого вала, называемых балансировочными участками. 

Виды балансировки коленавала

В настоящее время применяют два основных вида балансировки:

• Динамическую, обеспечивающую высокую точность и требующую применения специальных станков.
• Статическую. Этот вид балансировки используют для деталей, выполненных в форме диска и имеющих следующее соотношение диаметра (D) и длины (L): D>L.

Балансировка коленчатого вала, имеющего несимметричное (например,V-образное) исполнение или нечетное количество цилиндров, отличается определенными особенностями, поскольку моментальная составляющая таких валов достаточно высока и способна сорвать его с опор крепления.

Избежать этого поможет установка втулок-компенсаторов, обладающих выверенной до одного грамма массой, на шатунные шейки. В случае отсутствия данных параметров в специальных разделах технико-эксплуатационной документации силового агрегата, они рассчитываются дискретно. Для этого существуют индивидуальные методики. 

Следующим моментом, требующим достаточно ясного понимания, является определение случаев, вызывающих необходимость балансировки коленвала:

• Установка нештатных или выполнение облегчающих мероприятий на штатных шатунно-поршневых группах.
• Проведение работ по правке деформированных коленчатых валов.
• Замена маховика. Здесь следует оговориться, что в данном случае динамическая балансировка не всегда обязательна. В некоторых случаях достаточно выполнения лишь балансировки статического типа.

Итак, считаем установленным, что балансировка незеркальносимметричных коленчатых валов, частным случаем которых является и V-образный коленвал, требует использования компенсирующих втулок (нередко изготовленных по специальному заказу), создающих имитацию динамического воздействия аналогичного воздействию шатунно-поршневых групп.

Насколько важна своевременная балансировка коленчатого вала

Подавляющее большинство специалистов в качестве ответа на этот вопрос приводят следующие доводы:

• Увеличение мощности силового агрегата (10-15%).
• Предотвращение перерасхода автомобильного топлива (до 5%).
• Продление эксплуатационного ресурса автомобиля в целом, и двигателя в частности.
• Минимизация вибрационных процессов в совокупности со значительным снижением уровня шума в салоне транспортного средства.
• Предотвращение возникновения подтеканий в зоне заднего сальника.

Самостоятельная балансировка коленчатого вала дома

Следующим животрепещущим вопросом, касающимся балансировки коленвала, является наличие возможности выполнения данной процедуры в домашних условиях (в гараже). Как правило, в этих условиях выполняют балансировку коленчатого вала с маховиком. Порядок выполнения выглядит следующим образом:

• при помощи уровня устанавливаем две Т-образные пластины;
• укладываем на них коленчатый вал;
• коленвал, имеющий дисбаланс, скатится по пластинам до момента перехода самой тяжелой его точки в нижнее положение;
• эта точка, определяет место, с которого следует снять небольшую часть металла;
• затем еще раз укладываем коленвал на пластины;
• операцию повторяем до момента достижения полного равновесия.  

Подробная инструкция по балансировке коленвала в домашних условиях

x

Check Also

К нам практически ежедневно приходят письма с вопросом: «Вышлите инструкцию как покрывать авто жидкой резиной. Я хочу покрасить своими руками. Какие нюансы?» или «Сколько слоев …

Что делать, если пенится масло в АКПП: причины, их устранение, профилактика Приходилось ли видеть вам на мерном щупе мелкие пузырьки, когда проверяете уровень масла в …

Поломка автомобиля — довольно частое явление, которое может застать водителя в самой непредвиденной ситуации. Выход из строя бензобака — серьезная проблема, которую нужно хотя бы …

Инструкция по замене тормозной жидкости в автомобиле Замена тормозной жидкости является важным моментом технического обслуживания автомобиля, так как исправность тормозной системы – это залог безопасности …

За окном 21 век и прогресс все быстрее несет нас к вечному двигателю, но не к вечному сцеплению. Такой вопрос, как замена сцепления ВАЗ 2114 …

Бензиновый фильтр неотъемлемая часть топливной системы транспортного средства. Сегодня расскажем, где находится элемент, как часто производится замена топливного фильтра, и какие симптомы и признаки свидетельствую …

Раздаточная коробка передач, как и любой механизм, в конструкции которого имеются трущиеся пары, требует периодической замены масла. Поскольку устройство и принцип работы раздаточных коробок могут …

Понимание принципа работы корректора фар позволяет не только диагностировать поломку, из-за которой не работает регулировка уровня светотеневой границы ближнего света, но и произвести восстановление своими …

Проверяем подсос воздуха во впускном коллекторе: симптомы и признаки Любой двигатель внутреннего сгорания обязан работать на смеси воздуха и топлива, которые жёстко регулируются электроникой, если …

О дин из самых «больных» вопросов, возникающих при косметических и капитальных ремонтах — как и чем снять или удалить старую краску. Задача непростая, поскольку при …

Балансировка маховика своими руками или в сервисе – это обязательное мероприятие, проводимое в ходе переделки элемента или по иным причинам. Единственной целью балансировки является уравнивание …

Рассмотрим, как установить ксеноновые лампы, чтобы не слепить водителей встречных автомобилей. Правильно инсталлировать ксенон своими руками сможет даже начинающий водитель, но при этом важно понимать …

Данные взяты из американских (и рунетовских) справочников, могут быть устаревшими или не иметь данных по некоторым европейским авто. Ищите информацию на странице своей АКПП. Справочник …

Статья будет полезной не только владельцам автомобилей ВАЗ, которые с завода укомплектованы ненадежным гидрокорректором, но и автолюбителям, желающим своими руками установить на автомобиль ксенон. Установка …

Датчик кислорода, признаки неисправности которого известны большинству опытных автовладельцев, играет значительную роль в функционировании автомашины. При всей своей незаметности и малоразмерности, этот регулятор корректирует топливную …

Прежде чем начать работу, давайте ознакомимся, что собой представляет данный механизм. Материалами для производства гбц могут быть: легированный чугун или алюминиевый сплав. Это крышка, которая …

Как провести полную и частичную замену масла в АКПП Гарантией длительной и надежной работы АКПП является качественное и регулярно меняемое масло, которое выполняет целый ряд …

После прочтения статьи вы узнаете, как поменять обшивку на дверях авто. Перетяжка дверных карт своими руками под силу каждому водителю. В качестве заменителя стандартных вставок …

Когда вы долго держите ногу на педали сцепления, оно быстро сгорает и его придется менять! Эта азбучная истина зачастую нарушается новичками. И не из-за того, …

Движение любого транспортного средства начинается с запуска его силового агрегата, поэтому для осуществления этой процедуры необходимо, чтобы пусковое устройство, в частности втягивающее реле стартера, из-за …

Знание основных признаков неисправности генератора может помочь вовремя произвести ремонт, предотвратив внезапное загорание лампочки АКБ в пути. Рассмотрим все поломки, которые могут произойти с автомобильной …

Сервисный центр «Автоцарапина» в СЗАО, САО, СВАО, ВАО, ЮВАО, ЮАО и ЮЗАО Москвы проводит работы по удалению мелких и глубоких вмятин на автомобилях разных марок, …

Многие автовладельцы неоднократно сталкивались с такой проблемой, как повреждение бампера, но только единицы пытались устранить дефект самостоятельно. Но, как показывает практика, ремонт бампера своими руками …

Виды полировки кузова автомобиля или почему полировка отличается ценой и дает разный результат? Добрый день уважаемые читатели. В сегодняшней записи, я расскажу про виды полировки …

Балансировка коленвала самостоятельно – трудно, но возможно

Желание продлить жизнь своего двухколёсного друга заставляет владельцев постигать самые невероятные приёмы ремонта, среди которых перепрессовка коленвала. Достаточно сложная и ответственная процедура обязательно заканчивается проверкой правильности сборки, а для устранения перекосов необходима балансировка коленвала.

Подобная сложность ожидает любой двухколёсный транспорт отечественного и даже зарубежного производства советского и постсоветского периода. Благо запчасти к любимым мотоциклам найти ещё можно.

Проблемы ремонта кривошипов

На видео балансировка коленвала с маховиком

Для любого мотора внутреннего сгорания коленвал является ключевым элементом, на который возложена задача превращений возвратно-поступательного движения поршня во вращательное. Исправно работая долгие годы, коленвал переносит существенные механические перегрузки.

Главным образом от износа страдает шатунный подшипник. Если в автомобиле эта деталь разбирается с помощью гаечных ключей и меняется, то в мотоциклетных кривошипах для замены шатуна и подшипника необходимо выпрессовать палец, а затем запрессовать новый обратно.

Процедура это непростая, но выполнимая, для чего необходимо иметь:

• специальный винтовой съёмник (который выполняют на заказ опытные токари) или гидравлический пресс;
• верстак с большими тисками.

Учитывая, что палец (шатунная шейка) очень плотно запрессована в щёки коленвала, для извлечения придётся приложить немалые усилия. Шейка всегда после разборки вставляется новая, вместе с шатуном. Для извлечения шейки с помощью съёмника, его следует очень надёжно закрепить в тисках или приварить сваркой к верстаку, раме гаражных ворот и так далее.

Щека коленвала укладывается в выемку, а под рабочую часть воротка устанавливается гайка, наружные габариты которой позволят ей пройти в отверстие, оставшееся в месте установки шейки. Для проворачивания винта придётся воспользоваться длинным рычагом. Гидравлический пресс позволит разобрать конструкцию за считанные минуты.

Восстановление коленвалов продолжается запрессовкой новой шейки, что производится в обратном порядке. Далее перед доморощенным механиком встаёт вопрос о том, как отбалансировать коленвал.

Даже при очень аккуратной сборке соосность полуосей, параллельность щёк будут нарушены, что в итоге приведёт к нестабильной работе мотора и быстрой поломке.

Эту процедуру также можно провести самостоятельно.

Балансировка коленвала в домашних условиях

На видео балансировка коленвала в гаражных условиях

Особенность мотоциклетного коленчатого вала заключается в том, что для правильной его регулировки достаточно вывести его полуоси на одну линию, а щёки выставить идеально параллельно без скручивания относительно шатунной шейки.

Для проверки основных размеров достаточно провести детальный промер расстояния между внутренними поверхностями щёк с помощью микрометра. Если имеются отклонения, то выправляются они таким способом:

• щёки расходятся – производится сдавливанием в тисках;
• щёки сходятся – в самом узком месте вбивается клин из твёрдой породы древесины;
• щёки перекручены относительно оси шатунной шейки – ударами алюминиевым молотком производится выравнивание.

Для проверки правильности балансировки изготавливают стенд, подобный тому, который используют для автомобильных коленвалов. На твёрдой поверхности закрепляют два отрезка Т-образного профиля. Верхние кромки устанавливают строго по уровню параллельно друг другу на одинаковой высоте (как рельсы).

Полуоси коленвала устанавливаются на кромки, и коленвал прокатывается вдоль профилей. Наблюдение за концами полуосей и щёками позволяет заметить даже незначительные искривления. Имея доступ к самому простому токарному станку можно произвести регулировку и настройку максимально точно. Сделать это поможет динамическая балансировка коленвала.

Порядок проверки и регулировки коленвал в станке

Для того, чтобы максимально точно проверить коленвал, необходимо установить его в токарный станок. Один конец зажимается в патрон, а противоположный фиксируется конусным держателем, конец которого упирается в осевую выемку полуоси.

Для начала проверки включаются минимальные обороты. Наблюдение за вращающейся деталью позволяет выявить места деформации.

При измерении микрометром следует учитывать, что биение коренных шеек в месте установки подшипников (по ширине – поле около 20 мм) не должно превышать 0,03 мм.

Балансировка коленвала своими руками должна предусматривать постепенное увеличение частоты вращения вала станка, что позволит убедиться в правильности сборки. Существенное увеличение частоты вращения приведёт к появлению естественной вибрации от перевешивающего шатуна. Использование подобных методов позволяют с высокой точностью настроить коленвал без привлечения специалистов.

Как отбалансировать коленвал с маховиком в гаражных условиях

Бывает, что на двигателе нужно заменить маховик, его зубчатый венец или корзину сцепления и после замены перечисленных деталей, и даже после замены пробок каленвала (после промывки масляных каналов), его нужно обязательно отбалансировать.

Если пренебречь этой операцией, то ваш двигатель, даже при повышении скорости машины всего лишь до 70 км/ч, начнёт сильно вибрировать из за дисбаланса. Естественно такое допускать нельзя, и коленчатый вал, перед установкой его на двигатель, нужно отбалансировать.

Как сделать простое устройство для балансировки всего за пару часов, и что для этого потребуется мы и рассмотрим в этой статье.

Большинство автомобильных или мотоциклетных заводов балансируют свои коленчатые валы в сборе с маховиком и корзиной сцепления, а некоторые, например коленвал мотоцикла Днепр или автомобиля Запорожец, балансируют ещё и в сборе с центрифугой. Это надо учитывать и перед балансировкой одевать все детали на коленвал, и даже шкив или шестерню на переднюю часть вала, если конечно они существуют в конструкции именно вашего двигателя.

Ну и естественно все шатуны в сборе с поршнями, кольцами и пальцами, нужно будет взвесить и добиться их абсолютно одинакового веса. Многие заводы (как правило отечественные) пренебрегают этим, поэтому советую ещё при первом ремонте двигателя, обязательно взвесить выше перечисленные детали и если есть разница в весе, устранить её (снятием лишнего металла).

Кстати, при форсировке двигателя, многие механики облегчают маховик его протачиванием, и после облегчения маховика, тоже обязательно нужно сделать балансировку коленвла, в сборе с облегчённым маховиком.

Приспособление для балансировки коленвала.

Устройство для балансировки, которое будет описано в этой статье (см. фото), очень простое и изготовить его сможет любой, даже не опытный в слесарных делах водитель. Для работы вам потребуется немного профильной трубы, или уголка, стальной пруток диаметром 12 — 16 мм, уровень (можно строительный), болгарка и сварочный аппарат.

Сначала нужно будет изготовить основу — рамку, размером примерно 400 х 400 или 500 х 500 мм, которая сваривается из уголка или профильной трубы (ширина уголка или трубы 45 — 60 мм).

А вообще габариты рамки и самого устройства зависят от длины вашего коленвала, ведь если вам нужно будет отбалансировать коленвал от грузовика, то естественно это приспособление нужно будет изготавливать бóльших размеров.

После того, как вы сварите рамку и зачистите сварные швы, в двух углах рамки ( цифры 1 и 2 на фото) и в середине противоположной трубы (цифра 3 на фото) нужно будет просверлить отверстия (диаметр их зависит от толщины прутка, из которого делаются шпильки). К отверстиям сверху привариваются гайки, диаметр внутренней резьбы которых зависит от диаметра трёх шпилек, которые вы купите или изготовите из прутка.

Почему всего три шпильки, а не четыре в каждом углу рамки ? Потому что, чтобы выставить рамку перед балансировкой строго горизонтально (с помощью уровня), достаточно покрутить всего лишь три шпильки, а четвёртая только усложняет регулировку.

На каждую шпильку нужно будет накрутить ещё и контргайки, которые после регулировки рамки контрятся. В верху каждой шпильки, полезно подточить болгаркой по две лыски для гаечного ключа, чтобы потом было легко их крутить, при регулировке уровня.

Теперь нужно будет ближе к каждому углу рамки просверлить четыре отверстия, диаметром 14 — 16 мм. В эти отверстия вставляются и зажимаются гайками 4 шпильки (стойки), сделанные из прутка, толщиной примерно 14 — 16 мм, и диной примерно 250 мм (длина всех четырёх шпилек абсолютно одинаковая) .

Теперь на верхнюю часть каждой пары шпилек — стоек, нужно надеть два уголка ( 20 — 40 мм шириной и примерно 300 мм длиной) уголка, (перед этим в уголках сверлим отверстия).

Уголки одеваем и прихватываем сваркой так, чтобы их острая кромка оказалась вверху, на эту кромку будет укладываться коленвал. Получатся напротив друг-друга расположенные две П-образные стойки (как два турника).

Вот и всё — устройство для балансировки коленвала в гаражных или даже домашних условиях готово!

Балансировка коленвала.

Перед балансировкой сначала нужно выставить приспособление строго горизонтально, относительно силы притяжения Земли. Для этого сначала укладываем уровень на уголок(20 мм) П-образной стойки, расположенной около цифр 1 и 2 и крутим шпильки 1 и 2, пока не добьёмся абсолютно горизонтального его расположения и соответственно уголка, на котором он лежит.

Затем разворачиваем уровень перпендикулярно и укладываем уровень поперёк, то есть сразу на два уголка обоих П-образных стоек, и добиваемся с помощью вращения шпильки 3, абсолютно горизонтального положения всего приспособления в целом.

Выставив приспособление точно горизонтально, можно укладывать на него коленчатый вал в сборе с деталями как на фото. Если имеется дисбаланс, то коленвал сразу же начнёт проворачиваться, то есть катиться по кромке уголков, пока центр тяжести деталей не окажется в самой нижней точке (притяжение Земли нам помогает). Естественно этот дисбаланс (перевес) нужно устранять.

Чтобы устранить перевес, нужно в самой тяжёлой (нижней — на фото указано стрелкой) части маховика высверлить лишний металл, чтобы убрать лишний вес. Но как узнать точно этот вес. Для этого, к самой лёгкой противоположной стороне маховика (вверху) нужно приклеить магнитики разного веса или кусочки большого магнита (можно разбить на кусочки магнит от динамика).

Добавлять (приклеивать) магнитики к маховику нужно будет до тех пор, пока коленчатый вал в сборе с деталями, как бы вы его не повернули на уголках, должен лежать неподвижно (не катиться ни в право ни в лево).

Все магнитики, которые были приклеены, нужно взвесить, и этот точный вес и будет перевесом (дисбалансом).

Сейчас в продаже полно китайских электронных весов — их нужно будет купить, они не дорогие (или попросить взвесить магниты в магазине).

Теперь нужно будет высверлить с маховика столько металла, чтобы вес стружки был такой же как и вес магнитиков, которые компенсировали дисбаланс. При высверливании желательно постелить под маховиком ткань, чтобы можно было собрать стружку и взвесить.

Но практически одного высверливания отверстия (примерно 7 — 8 мм) всегда не хватает, и приходится сверлить несколько. Если есть фрезерный станок, то можно в маховике выфрезеровать лишний металл.

Но главное не переборщить в этом деле, а то придётся потом сверлить на противоположной стороне маховика.

Кстати, если у вас на другом конце коленвала находится шкив, шестерня или центрифуга, и вы меняли именно их а не маховик, то тогда нужно будет и балансировать вместе с этими деталями(как на фото) и высверливать лишний металл именно в них, а не в маховике. Ну а если вы меняли корзину сцепления, то балансировать ваш коленвал нужно именно с закреплённой на маховике корзиной (здесь можно будет высверливать лишний металл в корзине, там где отверстия для её крепления).

Ну и напоследок добавлю, что это устройство может быть использовано и для проверки биения коленвала, с помощью индикаторной стойки с индикатором часового типа.

Для этого нужно будет всего лишь просверлить по два отверстия в верхних уголках (на которые укладывается коленвал) и закрепить на них две призмы, на которые и будет впоследствии укладываться коленвал, для проверки его биения часовым индикатором.

Надеюсь эта статья поможет всем водителям, любящим всё делать на своей машине сами, и которые с помощью этого устройства, смогут легко отбалансировать коленчатый вал у себя в гараже.

Для полноты картины, а так же чтобы все поняли, как влияет балансировка коленвалов любого двигателя на мягкость его работы, посмотрите видеоролик ниже; успехов всем!

Балансировка коленвала в домашних условиях – как освоить? + видео

Балансировка коленвала в домашних условиях может понадобиться тем, кто очень хочет полностью узнать свой автомобиль и не доверяет специалистам на СТО. Ниже будут рассмотрены все нюансы, связанные с этим вопросом.

Балансировка коленчатых валов является ничем иным, как механической операцией, вследствие которой значительно снижаются вибрации и прочие виды нагрузок на элементы двигателя.

Это позволяет повысить его надежность, работоспособность и производительность.

Безусловно, чаще всего в подобной операции нуждаются уже изношенные механизмы, хотя бывают случаи, когда дисбаланс наблюдается и в новеньком автомобиле, только что приобретенном из салона.

Понять то, что вам светит балансировка коленвала своими руками, и пора засучить рукава, можно по следующим признакам. Прежде всего, обратите внимание на ручку переключения передач во время движения на холостом ходу, она начинает болтаться. Точно также себя будет вести и сам двигатель, так что не забудьте заглянуть под капот своего «железного коня».

Что же насчет причин подобного поведения, так их может быть несколько. Среди них нельзя исключить и возможные погрешности, допущенные во время изготовления сопряженных деталей.

Кроме того, не самым лучшим образом сказывается неоднородность материалов, из которых изготовлены элементы коленчатого вала.

Появлению люфта также способствуют увеличенные зазоры в сопряженных узлах, их несоосность, некачественный монтаж и, конечно же, недостаточно точное центрирование.

Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта

Есть два способа, как отбалансировать коленвал. Первый – статический, он является менее точным. В этом случае используются специальные ножи, на которые и устанавливается деталь.

А дисбаланс определяется по ее положению во время вращения. Если верхняя часть коленвала легче нижней, то на нее крепят грузики и производят такие замеры и догрузку до достижения равновесия.

И только после этого на противоположной стороне высверливаются отверстия для противовеса.

Второй вид – динамическая балансировка коленчатого вала. Для ее осуществления необходимо специальное оборудование. Коленчатый вал устанавливается в плавающие постели и раскручивается до нужных оборотов. Световой луч находит и сканирует наиболее тяжелую точку, которая провоцирует тряску, и выводит ее на экран. А для достижения баланса дело остается за малым – удалить с нее лишний вес.

Балансировка коленвала в домашних условиях

В основном, в домашних условиях осуществляется балансировка коленвала с маховиком. Для этого также необходимо определить самую тяжелую точку.

Делается это следующим образом: устанавливаются две Т-образные пластины, естественно по уровню, и сверху на них кладется деталь. В случае дисбаланса коленчатый вал будет катиться, пока его наиболее тяжелая точка не окажется в нижнем положении.

Таким образом, определяется место, с которого необходимо снять немного металла. Повторять эту процедуру следует до достижения полного равновесия.

Если же речь идет о новых автомобилях, то в этом случае нужно прибегнуть к методу модульной сборки, когда все элементы проходят балансировку по отдельности, а не в сборе.

Но осуществление данной процедуры лучше доверить профессионалам, тем более что, в основном, такие машины состоят на гарантийном обслуживании, и пренебрегать им не стоит.

Не столь важно, где отбалансировать коленвал, главное помните, что данная процедура позволит значительно увеличить ресурс и мощность движка, да и авто в целом.

Как отбалансировать маховик в домашних условиях

Все компоненты автомобиля должны работать исправно, чтобы обеспечить его максимальные характеристики. Однако со временем детали изнашиваются. Поэтому их нужно периодически менять и по необходимости проводить балансировку. Особенно это касается маховика.

Что такое маховик?

Маховиком называется дискообразный компонент автомобиля, который соединяется с коленчатым валом. Хотя он практически не имеет двигающихся частей, он крайне важен для нормального функционирования коленвала. Его основная задача — создание инерции для некоторых деталей автомобиля. Кроме того, он соединяет собой стартер и вал, что и обеспечивает начало работы двигателя.

Это довольно массивный элемент автомобиля, который не дает поршням оставаться неподвижными. Благодаря большой массе он позволяет без труда начать движение остальных механизмов.

Однако из-за высокой массы создается одна проблема — балансировка. Если этот элемент имеет смещенный центр тяжести, то вращение приводит к возникновению дополнительных сил. Смещение происходит по разным причинам, будь то брак, износ детали или неправильная установка. Однако важно, что эти силы приводят к возникновению вибрации, что крайне опасно для деталей автомобиля.

В данной части автомобиля даже небольшая вибрация может привести к существенному повреждению деталей. Разрушение стартера, коленвала и других компонентов — это не предел при пренебрежении этим фактором. Поэтому важно следить за центром тяжести маховика и по необходимости проводить балансировку.

Основы балансировки

Балансировка — это процесс, при котором центр тяжести возвращается в геометрический центр маховика. Особенно часто он проводится после процедуры облегчения этой детали, что нередко практикуется автомобилистами. Балансировка крайне важна, ведь в противном случае на двигатель могут действовать разрушительные силы.

Отмечают несколько видов дисбаланса на маховике, среди них:

• статический;
• моментальный;
• динамический.

В статическом случае на оси детали возникает какая-то масса. Из-за этого ось устройства смещается относительно оси вращения, что приводит к возникновению вибраций.

В моментальном же, дополнительные массы возникают на краях детали. Если маховик не двигается, то вибрации не возникают, но при вращении они могут проявляться крайне сильно. Последний вариант — динамический.

Он совмещает в себе предыдущие виды дисбаланса.

Совет! Для устранения динамического дисбаланса нередко проводят балансировку колес. Она помогает избежать этого эффекта.

Зачастую для устранения подобных проблем автомобиль везут в сервис. Там проводят тщательную балансировку маховика, возвращая центр тяжести в первоначальное положение. Однако осуществить эту процедуру можно и без сторонней помощи, проводя ее в домашних условиях. Сложностей здесь минимум

Балансировка маховика своими руками

Наиболее простым решением является статическая балансировка. Хотя провести ее можно различными способами, далее будет использоваться один из самых простых. Он позволяет полностью осуществить процедуру без специальных инструментов.

Для начала важно определить точку смещения веса. Для этого через центр маховика продевается металлический прут, который может выдержать подобный вес без деформации. Если в его конструкции все еще имеется вал, то можно использовать его для этой задачи. Далее нужно взять две прямых опоры и закрепить их параллельно.

Важно! Стоит проводить эту процедуру с водяным уровнем, ведь малейший просчет может привести к ошибочным выводам в процессе диагностики.

Далее маховик размещается на этих опорах. После этого наиболее тяжелая сторона будет смещаться вниз, проворачивая ось. Это даст понять приблизительное расположение центра тяжести. Кстати, для этой же задачи можно заменить прямые опоры тисками, зажав вал, на котором находится деталь.

Далее необходимо провести следующие шаги:

Определить точку смещения веса.

Навесить груз с противоположной стороны.

Провести повторную диагностику.

При необходимости повторить процедуру.

Хотя мастера рекомендуют вешать грузики для балансировки, зачастую лишний метал попросту высверливается. Проблема в том, что это не только приводит к снижению общего веса маховика, но и может попросту привести деталь в негодность.

Также можно проводить балансировку на весу, если в детали имеется подшипник. Задумка та же, имеется несколько грузов и маховик под углом. Постепенно вращая и определяя недостаток веса, нужно размещать грузы до полного баланса детали. Многие считают такой вариант более удобным, ведь маховик нигде не закрепляется и постоянно находится в подвешенном состоянии

Зачастую в сервисах проводится динамическая балансировка данного элемента. Она более надежная и быстрая, а результат представляет собой абсолютный баланс детали.

Такой подход рекомендуется всем, однако для этого необходимо ехать в сервис. Самостоятельно провести такую процедуру практически невозможно, ведь для этого нужен специальный стенд с оборудованием.

Кроме того, здесь используется не только маховик, а также коленвал и сцепление.

Так что для самостоятельного проведения работ лучше подойдет статическая балансировка. Она позволяет быстро и достаточно неплохо вернуть на место центр тяжести, используя лишь подручные средства. Хотя на стенде это делается быстрее и точнее, такой вариант подойдет для бюджетного ремонта.

А для лучшего понимания процедуры балансировки маховика рекомендуется посмотреть это видео. Здесь демонстрируется закрепленная деталь, на которой можно определить смещение центра тяжести. Это основа для дальнейших процедур по балансировке:

Не миритесь с дисбалансом! – журнал За рулем

Архивная статья

НЕ МИРИТЕСЬ С ДИСБАЛАНСОМ!

Как в домашних условиях статически отбалансировать коленвал «Запорожца» и ЛуАЗа.

Феликс БАРАНСКИЙ

Никогда бы не подумал, что мне придется заняться такой балансировкой. Но когда у моего ЛуАЗ-969М срезались шпильки маховика (ЗР, 1988, № 3), мне сделали на координатно-расточном станке вместо разбитых отверстий новые, и маховик, естественно, пришлось повернуть по отношению к коленвалу, при скорости 60–70 км/ч двигатель стал сильно вибрировать.

Откуда же взялся дисбаланс? Оказалось, что Мелитопольский моторный завод балансирует коленчатый вал своих «воздушников» в сборе с маховиком, корпусом центрифуги и корзиной сцепления, а не каждый элемент этой системы в отдельности. Поэтому замена любого из них (или даже, как в моем случае, смещение относительно друг друга) нарушает балансировку и ведет к механическому резонансу со всеми его печальными последствиями…

Что же делать? Никаких советов и указаний, как выполнить балансировку своими силами, я не нашел. Но не покупать же из-за этого новый комплект (в Киеве он стоит около 200 долларов). И я изготовил до смешного простое устройство, которое решило мою проблему, а впоследствии выручило пару десятков владельцев «запорожцев» и ЛуАЗов, оказавшихся в подобной ситуации.

Основой устройства послужила подвернувшаяся под руку старая металлическая рама размером примерно 350х400 мм, имевшая по углам четыре ножки-шпильки с контргайками. Чтобы выставить ее перед балансировкой строго горизонтально, достаточно трех ножек — четвертая лишь усложняет регулировку.

Поэтому взамен двух угловых шпилек я снабдил раму ножкой 3 (см. фото). Затем, просверлив в раме четыре отверстия диаметром 8 мм, ввернул в них вертикальные стойки. На каждую пару стоек надел параллельно основанию трехгранную поперечину (получились две П-образные конструкции).

И все — устройство готово!

Перед балансировкой я обеспечиваю горизонтальность левой поперечины, вращая ножки 1 и 2 и контролируя результат с помощью обычного столярного уровня.

(Кстати, чтобы уровень не падал с поперечины, на ее грани, обращенной вверх, пришлось сделать небольшую фаску.

) Далее, положив уровень поперек — на обе П-образные конструкции одновременно, добиваюсь вращением ножки 3 горизонтального положения рамы в целом.

Теперь можно балансировать. Кладу коленвал в сборе на поперечины (см. фото). За счет дисбаланса он поворачивается, пока центр тяжести не окажется в нижней точке.

Для устранения этого «перевеса» нужно, отступив немного от венца маховика, выбрать из нижней части лишний металл (место показано стрелкой).

Но сколько именно? Чтобы это узнать, прикладываю к противоположному, верхнему краю плоскости маховика магниты разного веса — до тех пор, пока коленвал, как его ни поверни, будет лежать неподвижно.

Остается сверлением маховика насквозь в точке, показанной стрелкой (для примера), удалить лишний металл. Он, естественно, весит столько же, сколько магниты, компенсировавшие дисбаланс.

На практике одного отверстия диаметром 6–7 мм, как правило, недостаточно: обычно приходится сверлить от 4 до 10 отверстий, расположенных вплотную по обе стороны от первого по дуге окружности (ее радиус примерно на 5 мм меньше радиуса маховика).

Пора сказать о размерах устройства. Они достаточно произвольны, за исключением двух. Чтобы маховик и коленвал могли свободно вращаться, высота поперечин над рамой должна быть не менее 200 мм, а расстояние между поперечинами — 270–280 мм.

В заключение — маленькая хитрость для лентяев, до которой я не сразу додумался. Когда у меня вышел из строя маховик, я извлек для балансировки из двигателя всю систему коленвала. Надо ли говорить, насколько трудоемка эта работа? Сама же балансировка заняла немногим больше часа.

Сейчас у меня опять проблемы с маховиком (отверстия для шпилек снова разбиты из-за разрушения шестерни распредвала). Но теперь я уже не буду разбирать весь двигатель, а сниму только маховик.

В гараже у меня есть старый, негодный коленвал. Надеваю на него «разбитый» маховик, кладу на балансировочное устройство и замечаю положение, в котором остановилась эта система.

Затем вместо «разбитого» маховика надеваю новый и балансировкой добиваюсь, чтобы система остановилась в том же положении. Это означает, что новый маховик ведет себя теперь так же, как прежний.

Но последний сбалансирован с коленчатым валом, оставшимся в двигателе, а значит, и новый «придется ко двору».

Все же недаром говорят остряки, что лень — мать технического прогресса…

Самодельное устройство для статической балансировки коленчатого вала в домашних условиях: 1, 2, 3 — регулируемые ножки. Стрелкой показано место сверления маховика.

Не миритесь с дисбалансом!

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Балансировка шатунов – СиличЪ

Вылетела втулка из-под впускного клапана, все это на ходу, рассыпалась, осколки повредили и поршень и головку блока цилиндров.

Пришлось становиться на капремонт.

Процесс доставания двигателя и его разборку упускаем, сей процесс многократно описан и несложен. Остановимся пока только на процессе балансировки поршневой группы.

Ранее были установлены поршни группы “В”, по люфту в гильзе нижней части юбки на глаз моторист определил, что нужны поршни группы”Д”. Купил, моторист не ошибся, действительно встали без натяга, но и без зазора.

Подобрали поршни к цилиндрам, понятно, что последние имеют разброс между собой, и закернили номера на поршнях. Овальность на цилиндрах отсутствует, точнее в допуске находится, зеркало отличное для 120тыс.км пробега.

Ремонтный размер колец не нужен.

Для начала взвесил поршни. Из одной коробки, должен быть комплект с разбросом в пару грамм, оказалось, что один вообще не проточен по весу и отличается на 14 грамм. Два других от наименьшего по весу отличались на 2грамма.

На токарном станке этот избыточный вес был снят без проблем. В допуск 0.5грамма довел уже вручную “гравером” – бормашинкой, фото ее будут немного дальше. Особых фото процесса не делал, там все понятно, стоит лишь взять поршни в руки.

Совет тем, кто покупает поршни – делайте это с электронными весами ан 2-3кг с точностью не хуже 0.5грамма, эти весы вам все равно понадобятся позже и их надо иметь.

В магазине просто отберите компдект с наименьшим разбросом, может быть получится обойтись без токарных работ, только обычным напильником. Только прилив надо снимать максимально симметрично.

Пальцы тоже взвесил, но у них разброс почти отсутствует. Самый легкий палец и самый легкий вкладыш в конце скомплектовал на самом тяжелом шатуне, это дополнительно уменьшило разброс между шатуном+поршнем.

Балансировку делал в саду, выходные как раз настали. Потратил чистого времени часов шесть-восемь. Считаю, что “всего”, поскольку разброс между весом шатунов поражал воображение… Но давайте по порядку.

Вот тот набор инструмента, что достаточен для работ в садугараже.

Это электронные весы на 2кг с точностью 0.5граммов, болгарка, гравер (можно и без него), напильники и установочка для проверки положения центра тяжести. Идея установки – Капитан Смоллетт, Уазбука _http://uazbuka.ru/engine/eng421balance.htm_

“Шатуны ремонтники подгоняли по весу, стачивая прилив на нижней головке. Но шатун потому и назван шатуном, что совершает в двигателе сложные возвратно-поступательно-вращательные движения. Т.е. верхняя его головка движется линейно вверх-вниз в месте с поршнем, а нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала.

Очевидно, чтобы инерционные силы ШПГ были уравновешены, играет роль не только одинаковая масса шатунов, но и положение центра массы шатуна. Если, подгоняя вес шатуна, удалять метал только в одном месте, например с крышки нижней головки, то центр массы будет смещаться к верхней головке.

Грубо говоря, добавляем массу поршню, облегчая шатунную шейку коленвала. Очевидно, что наибольшее значение для балансировки имеет однообразие положения центра массы каждого шатуна вдоль оси симметрии. Теория теперь понятна.

А как на практике найти этот самый центр массы? Вырезал два стекла по размеру шатуна, между ними положил спицу. Получилось нечто вроде качелей. Сверху, поперек спицы кладем шатун и, вращая спицу, находим момент “перекидывания качелей”. В этом месте и будет находиться центр массы.

Помечаем положение шатуна относительно верхнего стекла и спицы. Для этого я использовал маркеры для компакт-дисков. Для ориентировки нарисовал на стекле несколько параллельных спице линий.”

Выставляем горизонтально нижнее стекло, на верхнем стекле обводим контур шатуна, край шатуна совпадает с краем стекла, между стеклами находится спица, ее начальное положение отмечается линией маркером для CD (это может быть балансное положение одного из шатунов), на нижнем стекле рисуются линии через равное расстояние, все “качалка” готова:

Первый слой центрования шатунов производим со снятыми задниками. Задники сделаем равными по весу, соответственно они не должны повлиять на развесовку шатунов, просто центр сместится, но одинаково для всех шатунов. Это и проверим вторым слоем центрования шатунов в сборе.

Находим центры всех шатунов, результаты записываем. Например, 1=0, 2=+1.5, 3=-1.0, 4=+2.0.

Все измерения производятся в “попугаях”, расстояния между линиями не обязательно кратны 5мм, но близки к нему, поскольку толщина линии фломастера около 1мм, а расстояние между линиями должно быть хотя бы втрое больше.

В качестве нижнего стекла взял зеркало, чтобы смотреть строго вертикально, тогда линия и ее отражение сливаются в одну линию. Рекомендация по моему опыту здесь: возьмите фломастер и спицу потоньше.

Методика проста. Совмещаем единственную линию на стекле, спицу и среднюю линию на зеркале. Крутим спицу в сторону поднятой стороны “качелей”, чтобы эта сторона опустилась. Записываем положение спицы в момент перебрасывания “качелей”.

Я сначала подогнал положение центров шатунов в одно положение, не сильно обращая внимание на разные веса шатунов, а уже потом занялся подгонкой весов к единому значению.

Центровку повторяем несколько раз, чередуя ее со снятием металла с приливов в соответствии с необходимым направлением сдвига центра тяжести. Металл снимается с части, противоположной направлению сдвига “качелей” для перекидывания.

В результате все поршни должны центроваться в одном положении.

Далее начинаем вывешивание колен без задников, при этом металл нужно снимать симметрично относительно центра, постоянно проверяя его положение.

Вот веса по четырем поршням, цифры для всех шатунов разные, разница превышает 20грамм как для колен шатуна, так и их задников.

Металл с приливов снимался болгаркой, а неровности от круга заглаживались ручным напильником. Был бы фрезерный станок, процесс пошел бы быстрее. Результат обточки виден:

Второй и четвертый шатун ободраны довольно сильно, задники же наоборот, первый и третий. Более глубокую обработку реально делать только на фрезерном станке. Опять же, если бы изначально шатуны были выбраны с разбросом в пределах 5-10грамм, то вполне достаточно было бы косметической обработки. И эта работа заняла бы часа два-три.

Результат балансировки: разброс по весу меньше 1грамма, центров – около 1-2мм.

При подборе шатунных вкладышей и пальцев поршней более тяжелый шатун скомплектовал более легкими комплектами. Хотя разброс по весу там почти интуитивный, менее 0.5грамм, но тем не менее…

Завтра повезу на балансировку коленвал в сборе со сцеплением.

Балансировка коленвала в сборе со сцеплением

В Екатеринбурге почти единственное место, где можно выполнить балансировку – Авторемонтный завод.

Попал на него в тот момент, когда он перезжает на другую территорию в пригород, соответственно времени на операцию потратил немного больше, чем в нормальных условиях.

Оборудование довольно старое, но в компании с нормальными мастерами способно делать многое. Наверное хуже вариант современного оборудования при полном отсутствии квалифицированного персонала….

Для начала инструкция на стене, она видимо висит в таком виде со времен Волги-21:

Вот сам станок:

Индикатор показывает избыток массы в граммах, справа через окошко при вспышке стробоскопа виден угол, где нужно засверлиться на маховике. Станок крутит либо на 3000, либо на 15000. Коленвал лежит на рамках с роликами, внизу рамок – датчики разбаланса. Саму рамку можно тестировать пальцем в процессе кручения, разбалансировка чувствуется.

Процедура балансировки проста. Крутим, измеряем угол и массу избытка, останавливаем, сверлим, снова крутим. Совсем, как балансировка колес, только масса изымается, а не добавляется. Видео прокрутки, видна вибрация рамки:

видео пока не загружено.

Вот проведено первое измерение, трясет очень прилично, для начала попытаемся уменьшить дисбаланс поворотом корзины сцепления, у нее три возможных положения.

Кстати, на самой корзине нет следов балансировки, там есть приливы, которые можно бы сточить, и окна, через которые можно было бы засверливаться во внутренней чугунине… Это к вопросу о том, делает ли производитель балансировку сцепления на выходе.

Поворот дал положительный результат, дисбаланс уменьшился. На индикаторе показания до и после.

Дальше сверлим дважды. Место сверловки выставляем по барабану-транспортиру.

В результате одного поворота корзины и двух сверлений все отбалансировано. Палец, прижатый к рамке в процессе кручения ничего не чувствует, в окне стробоскопа цифры хаотично меняются, т.е.

датчик зацепиться ни за что не может. Процесс окончен.

Для проверки вручную прокручиваем за маховик, он очень мягко тормозится и останавливается в разных местах, при этом попытки “отыграть” в обратную сторону нет.

Наверное, выставив так на ножах коленвал в домашних условиях, можно отбалансировать путем многократных кручений, но сложновато или надо иметь совсем музыкальные пальцы, чтобы чувствовать с такой точностью.

Может у кого есть опыт?

Балансировка коленчатых валов

При конструировании коленчатого вала так подбирают его форму, чтобы он был уравновешен, т. е. ось вращения вала является главной центральной осью инерции.

Однако в процессе изготовления коленчатого вала вследствие неизбежных технологических погрешностей и неоднородности материала указанное условие нарушается и любой реальный коленчатый вал всегда в той или иной мере неуравновешен.

Для устранения неуравновешенности подбирают дополнительные массы (уравновешивающие грузы) так, чтобы после закрепления их на коленчатом валу центробежные силы этих масс уравновешивали центробежные силы приведенных (неуравновешенных) масс.

Часто вместо установки уравновешивающего груза снимают металл в той же плоскости, в которой должен быть расположен груз, но с диаметрально противоположной стороны. В конструкции коленчатых валов предусматриваются для этого специальные (балансировочные) участки.

Процесс предварительного подбора уравновешивающих грузов и их последующее закрепление на коленчатом валу или, что то же самое, снятие металла с балансировочных участков коленчатого вала,называется балансировкой.

Различают два вида балансировки: статическую и динамическую.

Статическая балансировка применяется в основном для деталей дисковой формы, когда диаметр балансируемой детали больше ее длины. Во всех остальных случаях применяют динамическую балансировку.

Динамическая балансировка обеспечивает большую точность уравновешенности, чем статическая. Поэтому даже детали дисковой формы, к которым предъявляются повышенные требования в отношении уравновешенности, подвергают динамической балансировке.

Динамическая балансировка проводится на специальных балансировочных станках, обычно представляющих собой системы с одной степенью свободы, подвижные части которых колеблются вокругнеподвижнойоси,определяемойконструкциейстанка.

На раме 1 станка на стойках 4 устанавливают балансируемую деталь 5.Рама связана со станиной неподвижным шарниром 2, вокруг которого она может поворачиваться, и упругой опорой 3. Вследствие этого рама может вращаться только вокруг горизонтального шарнира 2. Положение детали на раме относительножесткойопоры можно изменять.

Балансировку детали производят в плоскостях 7—7 и 77—77 в два этапа. На первом этапе плоскость 7—7 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку производят в плоскости 77—77; на втором этапе плоскость 77—77 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку проводят в плоскости 7—7.

Деталь приводится во вращение с помощью специального привода. Шкив 8, сидящий на валу электродвигателя 9, связан непрерывной лентой 10 со шкивом 11, закрепленным на стержне, который может поворачиваться вокруг оси, совпадающей с осью электродвигателя. Натяжение ленты регулируют, перемещая шкив 11 по стержню 6.

Для уравновешивания стержня со шкивом на стержне закреплен груз 7, положение которого фиксируется стопорным винтом. Если при включенном электродвигателе движущуюся ленту прижать к поверхности детали с помощью рукоятки 12, то вследствие трения между лентой и деталью последняя также начнет вращаться.

При достижении деталью требуемой угловой скорости с помощью рукоятки 12 привод отводят от детали.

При вращении детали центробежные силы приведенных масс оказывают динамическое воздействие, вызывая колебания рамы 1 на пружинной опоре 3. Амплитуда колебаний зависит от степени неуравновешенности детали, упругих свойств опоры 3 и режима работы.

Наибольшего значения амплитуда достигает на резонансных режимах: чем меньше жесткость опоры, тем больше амплитуда. При уменьшении жесткости опоры 3 снижается частота собственных колебаний и поэтому резонансные колебания могут возникнуть при небольшой угловой скорости детали.

Балансировку проводят или на резонансном режиме или при угловых скоростях, значительно больших резонансных.

Для полного уравновешивания детали необходимо опытным путем определить массу и положение уравновешивающих грузов в плоскостях, т. е. найти диаметральные плоскости, в которых эти грузы надо установить и определить их статические моменты относительно оси вращения детали.

Для решения этих двух задач применяют специальную измерительную аппаратуру, устанавливаемую на балансировочных станках. В ряде современных балансировочных станков устанавливается счетно-решающее устройство.

С помощью этого устройства можно определить положение уравновешивающего груза, массу которого подбирают последовательными пробами, ориентируясь на показания приборов.

Если станок применяется для балансировки одной определенной детали в крупносерийном или массовом производстве, то создают тарировочные графики для разметки шкалы измерительных приборов, по показаниям которых сразу находят массууравновешивающихгрузов.

При балансировке V-образных двигателей их рассматривают состоящими из двух цилиндровых отсеков. На каждый отсек приходится один кривошип с двумя шатунами, смещенными по оси шатунной шейки.

Для динамической уравновешенности коленчатого вала в период балансировки на шатунные шейки устанавливают грузы, равные по величине массам возвратно-движущихся частей одного отсека и двум вращающимся массам шатунов всборе.

Дисбаланс вала с маховиком для двигателя ЗИЛ-130 не превышает 70 Г-см, а для двигателя КДМ-46—не более 126 Г — см при числе оборотов 100 в минуту.

Как отбалансировать коленвал в гаражных условиях.

Бывает, что на двигателе нужно заменить маховик, его зубчатый венец или корзину сцепления и после замены перечисленных деталей, и даже после замены пробок каленвала (после промывки масляных каналов), его нужно обязательно отбалансировать. Если пренебречь этой операцией, то ваш двигатель, даже при повышении скорости машины всего лишь до 70 км/ч, начнёт сильно вибрировать из за дисбаланса. Естественно такое допускать нельзя, и коленчатый вал, перед установкой его на двигатель, нужно отбалансировать. Как сделать простое устройство для балансировки всего за пару часов, и что для этого потребуется мы и рассмотрим в этой статье.

Большинство автомобильных или мотоциклетных заводов балансируют свои коленчатые валы в сборе с маховиком и корзиной сцепления, а некоторые, например коленвал мотоцикла Днепр или автомобиля Запорожец, балансируют ещё и в сборе с центрифугой. Это надо учитывать и перед балансировкой одевать все детали на коленвал, и даже шкив или шестерню на переднюю часть вала, если конечно они существуют в конструкции именно вашего двигателя.

Ну и естественно все шатуны в сборе с поршнями, кольцами и пальцами, нужно будет взвесить и добиться их абсолютно одинакового веса. Многие заводы (как правило отечественные) пренебрегают этим, поэтому советую ещё при первом ремонте двигателя, обязательно взвесить выше перечисленные детали и если есть разница в весе, устранить её (снятием лишнего металла).

Кстати, при форсировке двигателя, многие механики облегчают маховик его протачиванием, и после облегчения маховика, тоже обязательно нужно сделать балансировку коленвла, в сборе с облегчённым маховиком.

Приспособление для балансировки коленвала.

Устройство для балансировки, которое будет описано в этой статье (см. фото), очень простое и изготовить его сможет любой, даже не опытный в слесарных делах водитель. Для работы вам потребуется немного профильной трубы, или уголка, стальной пруток диаметром 12 — 16 мм, уровень (можно строительный), болгарка и сварочный аппарат.

Сначала нужно будет изготовить основу — рамку, размером примерно 400 х 400 или 500 х 500 мм, которая сваривается из уголка или профильной трубы (ширина уголка или трубы 45 — 60 мм). А вообще габариты рамки и самого устройства зависят от длины вашего коленвала, ведь если вам нужно будет отбалансировать коленвал от грузовика, то естественно это приспособление нужно будет изготавливать бóльших размеров.

После того, как вы сварите рамку и зачистите сварные швы, в двух углах рамки ( цифры 1 и 2 на фото) и в середине противоположной трубы (цифра 3 на фото) нужно будет просверлить отверстия (диаметр их зависит от толщины прутка, из которого делаются шпильки). К отверстиям сверху привариваются гайки, диаметр внутренней резьбы которых зависит от диаметра трёх шпилек, которые вы купите или изготовите из прутка.

Почему всего три шпильки, а не четыре в каждом углу рамки ? Потому что, чтобы выставить рамку перед балансировкой строго горизонтально (с помощью уровня), достаточно покрутить всего лишь три шпильки, а четвёртая только усложняет регулировку. На каждую шпильку нужно будет накрутить ещё и контргайки, которые после регулировки рамки контрятся. В верху каждой шпильки, полезно подточить болгаркой по две лыски для гаечного ключа, чтобы потом было легко их крутить, при регулировке уровня.

Теперь нужно будет ближе к каждому углу рамки просверлить четыре отверстия, диаметром 14 — 16 мм. В эти отверстия вставляются и зажимаются гайками 4 шпильки (стойки), сделанные из прутка, толщиной примерно 14 — 16 мм, и диной примерно 250 мм (длина всех четырёх шпилек абсолютно одинаковая) .

Теперь на верхнюю часть каждой пары шпилек — стоек, нужно надеть два уголка ( 20 — 40 мм шириной и примерно 300 мм длиной) уголка, (перед этим в уголках сверлим отверстия). Уголки одеваем и прихватываем сваркой так, чтобы их острая кромка оказалась вверху, на эту кромку будет укладываться коленвал. Получатся напротив друг-друга расположенные две П-образные стойки (как два турника). Вот и всё — устройство для балансировки коленвала в гаражных или даже домашних условиях готово!

Балансировка коленвала.

Перед балансировкой сначала нужно выставить приспособление строго горизонтально, относительно силы притяжения Земли. Для этого сначала укладываем уровень на уголок(20 мм) П-образной стойки, расположенной около цифр 1 и 2 и крутим шпильки 1 и 2, пока не добьёмся абсолютно горизонтального его расположения и соответственно уголка, на котором он лежит.

Затем разворачиваем уровень перпендикулярно и укладываем уровень поперёк, то есть сразу на два уголка обоих П-образных стоек, и добиваемся с помощью вращения шпильки 3, абсолютно горизонтального положения всего приспособления в целом.

Выставив приспособление точно горизонтально, можно укладывать на него коленчатый вал в сборе с деталями как на фото. Если имеется дисбаланс, то коленвал сразу же начнёт проворачиваться, то есть катиться по кромке уголков, пока центр тяжести деталей не окажется в самой нижней точке (притяжение Земли нам помогает). Естественно этот дисбаланс (перевес) нужно устранять.

Чтобы устранить перевес, нужно в самой тяжёлой (нижней — на фото указано стрелкой) части маховика высверлить лишний металл, чтобы убрать лишний вес. Но как узнать точно этот вес. Для этого, к самой лёгкой противоположной стороне маховика (вверху) нужно приклеить магнитики разного веса или кусочки большого магнита (можно разбить на кусочки магнит от динамика).

Добавлять (приклеивать) магнитики к маховику нужно будет до тех пор, пока коленчатый вал в сборе с деталями, как бы вы его не повернули на уголках, должен лежать неподвижно (не катиться ни в право ни в лево). Все магнитики, которые были приклеены, нужно взвесить, и этот точный вес и будет перевесом (дисбалансом). Сейчас в продаже полно китайских электронных весов — их нужно будет купить, они не дорогие (или попросить взвесить магниты в магазине).

Теперь нужно будет высверлить с маховика столько металла, чтобы вес стружки был такой же как и вес магнитиков, которые компенсировали дисбаланс. При высверливании желательно постелить под маховиком ткань, чтобы можно было собрать стружку и взвесить. Но практически одного высверливания отверстия (примерно 7 — 8 мм) всегда не хватает, и приходится сверлить несколько. Если есть фрезерный станок, то можно в маховике выфрезеровать лишний металл. Но главное не переборщить в этом деле, а то придётся потом сверлить на противоположной стороне маховика.

Кстати, если у вас на другом конце коленвала находится шкив, шестерня или центрифуга, и вы меняли именно их а не маховик, то тогда нужно будет и балансировать вместе с этими деталями(как на фото) и высверливать лишний металл именно в них, а не в маховике. Ну а если вы меняли корзину сцепления, то балансировать ваш коленвал нужно именно с закреплённой на маховике корзиной (здесь можно будет высверливать лишний металл в корзине, там где отверстия для её крепления).

Ну и напоследок добавлю, что это устройство может быть использовано и для проверки биения коленвала, с помощью индикаторной стойки с индикатором часового типа. Для этого нужно будет всего лишь просверлить по два отверстия в верхних уголках (на которые укладывается коленвал) и закрепить на них две призмы, на которые и будет впоследствии укладываться коленвал, для проверки его биения часовым индикатором.

Надеюсь эта статья поможет всем водителям, любящим всё делать на своей машине сами, и которые с помощью этого устройства, смогут легко отбалансировать коленчатый вал у себя в гараже.

Для полноты картины, а так же чтобы все поняли, как влияет балансировка коленвалов любого двигателя на мягкость его работы, посмотрите видеоролик ниже; успехов всем!

Балансировка маховика: цена на балансировку маховиков 3000 рублей

Балансировка маховика и её результаты

Квалифицированные специалисты, владеющие прогрессивными методиками, и использующие в работе профессиональные балансировочные станки, выполнят работу качественно и оперативно. До начала работы выполняется вибродиагностика, она показывает, что повышенная вибрация вызвана дисбалансом. Вибродиагностика как способ контроля выполняется и после восстановления элементов маховика.

Результат балансировки маховика:

• сниженная вибрация двигателя и уменьшенные сопутствующие нагрузки;
• увеличение срока службы маховика, коленвала и двигателя;
• снижение вероятности поломок.
• На все виды работ предоставляется гарантия.

Балансировка маховика, цена которой в любом случае остаётся доступной, может быть выполнена также в других регионах.

Дисбаланс и вибрация

Балансировка — операция по уравновешиванию вращающихся масс. Она устраняет инерционные силы, за счёт чего увеличивается эксплуатационный ресурс механизма. Если в ДВС замечен дисбаланс, это сократит срок работы двигателя в целом, а также стартера, коленвала, карданного вала. Дисбаланс может вызываться различными причинами:

• cтатический появляется, когда ось самого узла смещена относительно оси вращения. При таком смещении возникают вибрации.
• моментный Он появляется, если на торцах маховика есть излишние уравновешенные массы. Статически они никак себя не проявляют, но при интенсивном вращении вызывают дополнительную вибрацию.
• динамический появляется при совместном действии статического и моментного дисбаланса. Чем выше частота вращения маховика, тем сильнее проявляется разбалансировка, и тем выше количественные значения вибрации. При дисбалансе на коленвал, карданный вал и стартер действует дополнительная нагрузка, ослабляющая крепёж и вызывающая прочие неисправности.

Почему возникает дисбаланс:

• детали двигателя изготовлены неправильно или недостаточно тщательно;
• имеет место неоднородность материала изготовления;
• детали недостаточно отцентрированы;
• недостаточно соблюдена соосность;
• возник слишком большой зазор между узлами;
• валы деформировались при обработке или в процессе эксплуатации.

Устранение дисбаланса производится только с помощью специализированного оборудования. Статическая балансировка маховика — менее сложная процедура. Маховик снимается и свободно вывешивается, тогда наиболее тяжёлая его часть оказывается внизу. При балансировке выполняется проточка или шлифовка: такими способами удаляется лишняя масса металла, расположенная на тяжёлой стороне маховика.

С противоположной стороны может устанавливаться дополнительный груз, создающий уравновешивание по массе, но проточка, всё же является более частой процедурой. Для динамической балансировки нужны специальные станки. Дисбаланс устраняется одновременно для маховика и связанными с ним сцепления и коленвала.

Как заказать балансировку маховика

Процедура в собственных опорах доступна только при соблюдении нормативов: обеспечении возможности смонтировать датчики; возможности выполнить несколько запусков на нужной рабочей опоре для контроля баланса. Мы занимаемся балансировкой автомобильных маховиков любого типа, в том числе грузовых, крупного и строительного оборудования. Работа выполняется быстро, качественно, по доступной цене. Чтобы оставить заявку, нужно связаться с нашими специалистами, они ответят на все вопросы о балансировке.

Нужна ли балансировка коленчатого вала?

Балансировка коленвала в гаражных условиях: эффективность и руководство

При дисбалансе коленчатого вала неравномерно распределяется масса вдоль и поперек оси, то есть нарушается баланс: один край легче другого. В основном причиной поперечного дисбаланса является износ деталей вала при продолжительной эксплуатации.

Балансировка коленвала проводится, чтобы снизить нагрузку и вибрации на узлы силового агрегата. Эта операция дает возможность поднять производительность двигателя, продлить срок эксплуатации. В основном балансировка необходима для изношенных элементов двигателя, но встречаются случаи, когда в балансировке нуждается новый автомобиль.

Балансировка коленвала в гараже

Определить, нужна ли балансировка коленвала, можно по поведению ручки переключения передач: она начинает болтаться при передвижении на холостом ходу. То же самое касается двигателя: если на холостом ходу мотор работает с рывками.

Причины появления неполадок могут быть разные:

• некачественное изготовление сопряженных деталей;
• неоднородность материала, который использован для коленчатого вала;
• люфты, возникшие в результате нарушения зазоров между сопряженными элементами;
• некачественная сборка;
• неточное центрирование;
• естественный износ.

Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта

Отбалансировать коленчатый вал можно двумя способами:

1. Статический способ применяется при незначительных нарушениях баланса. В этом случае коленчатый вал находится в неподвижном состоянии. При этом тяжелая сторона опущена вниз. Легкая часть уравновешивается с помощью грузов, которые крепятся на край легкой стороны. Затем с помощью специальных ножей снимается металл с тяжелой части, пока не опустится нагруженная часть.Шлифовка коленчатого вала
2. Динамический способ точнее статического. Его применяют для устранения существенного дисбаланса. В этом случае необходим специальный станок, на который устанавливается вал. Коленчатый вал начинают раскручивать до необходимых оборотов. С помощью лазера определяется точка, где находится наиболее тяжелая точка. С этого места снимается лишний металл.

 Загрузка …

Процедура балансировки своими руками

Балансировку можно выполнить в автосервисе, где, естественно, процедура будет проведена более точно, либо в собственном гараже. Для проведения процедуры в домашних условиях нужно изготовить специальное приспособление – станок, на который будет устанавливаться маховик. Сложного ничего нет. Сделать такой станок своими руками сможет даже человек, неимеющий слесарного опыта.

Приспособление

В первую очередь нужно сварить рамку, которая служить будет основой станка. Размеры рамки и приспособления зависят от длины коленчатого вала. Для изготовления нужна профильная труба и уголок.

После изготовления рамки и затирки швов, в двух уголках рамки и в середине противоположной трубы, нужно просверлить отверстия для трех шпилек.

К отверстиям приваривают гайки с диаметром внутренней резьбы равным диаметру шпилек, которые изготавливаются из железных прутов.

Самодельный станок для балансировки

Перед балансировкой рамку нужно выставить с помощью уровня строго горизонтально. Это легче сделать, если она будет стоять на трех штырях, чем на четырех.

Обратите внимание

После регулировки на приваренные гайки сверху следует накрутить контргайки. Далее нужно сделать недалеко от каждого угла рамки отверстия для 4 прутов диаметром 14-16 мм, которые будут исполнять роль стоек.

Длина прутов должна быть одинаковой – примерно 250 мм.

Теперь нужно взять 4 уголка шириной 2-4 см и длиной около 30 см и просверлить в них отверстия диаметром, соответствующим диаметру стоек. На каждую пару стоек надевается уголок ребрами вверх. Уголки нужно приварить.

Получается приспособление напоминающее турник с брусьями: напротив друг друга устанавливаются стойки в виде буквы «П». На эти стойки будет устанавливаться коленчатый вал.

Таким образом, станок для балансировки коленвала готов.

Последовательность действий

Балансировка коленчатого вала с помощью устройства, сделанного своими руками, состоит из следующих шагов:

1. В первую очередь нужно выставить станок строго горизонтально. Для этого уровень укладывается сначала на одну перекладину-уголок. Затем следует подкручивать шпильки-стойки, пока уголок не будет расположен строго горизонтально. Далее уровень поворачиваем перпендикулярно, кладем его на два уголка-перекладины одновременно и крутим шпильку, высверленную посередине трубы. Добиваемся полной горизонтальности всей конструкции.
2. Когда станок выставлен, на него можно устанавливать коленчатый вал в сборе с комплектующими. Если присутствует дисбаланс, вал начнет проворачиваться по уголку, пока самая тяжелая точка не окажется в нижней точке. Этот дисбаланс (перевес) нужно ликвидировать.Приспособление для балансировки
3. Для устранения перевеса нужно убрать лишнюю часть металла в нижней (тяжелой) точке маховика. Определить точный вес металла, который нужно высверлить, можно с помощью небольших магнитиков. Их нужно цеплять на противоположной – легкой стороне маховика. Цеплять магнитики следует до тех пор, пока коленвал в сборе с деталями не будет переворачиваться, а будет лежать неподвижно.
4. Добившись неподвижного положения коленчатого вала, нужно снять магнитики и взвесить их на весах. Это и будет тот вес, который нужно убрать, чтобы устранить дисбаланс.
5. Теперь с маховика снимается столько стружки, чтобы ее вес был равен весу магнитов, которые мы перед этим взвешивали. Под приспособлением нужно постелить ветошь, чтобы собрать и взвесить стружку. Высверливать приходится порой несколько отверстий, так как одного диаметром 7-8 мм обычно не достаточно. Главное, не высверлить больше, чем нужно, иначе придется сверлить маховик с противоположной стороны.Процедура балансирования на СТО
6. Если тяжелая точка приходится на какую-то деталь маховика, которая менялась, например, шкив. То высверливать нужно эту деталь. Если менялась корзина сцепления, то в ней удаляется лишний металл около отверстий ее крепления.

С данным приспособлением, изготовленным своими руками, можно легко отбалансировать коленчатый вал. Конечно, без специального оборудования достичь точности трудно, зато можно сэкономить на посещении автосервиса.

Видео «Балансировка коленчатого вала»

В этом видео демонстрируется, как правильно отбалансировать коленвал.

Источник: https://avtozam.com/dvigatel/balansirovka-kolenvala-v-garazhnyh-usloviyah/

Балансировка коленвала в домашних условиях – как освоить? + видео

Балансировка коленвала в домашних условиях может понадобиться тем, кто очень хочет полностью узнать свой автомобиль и не доверяет специалистам на СТО. Ниже будут рассмотрены все нюансы, связанные с этим вопросом.

Балансировка коленчатых валов является ничем иным, как механической операцией, вследствие которой значительно снижаются вибрации и прочие виды нагрузок на элементы двигателя.

Это позволяет повысить его надежность, работоспособность и производительность.

Безусловно, чаще всего в подобной операции нуждаются уже изношенные механизмы, хотя бывают случаи, когда дисбаланс наблюдается и в новеньком автомобиле, только что приобретенном из салона.

Понять то, что вам светит балансировка коленвала своими руками, и пора засучить рукава, можно по следующим признакам. Прежде всего, обратите внимание на ручку переключения передач во время движения на холостом ходу, она начинает болтаться. Точно также себя будет вести и сам двигатель, так что не забудьте заглянуть под капот своего «железного коня».

Что же насчет причин подобного поведения, так их может быть несколько. Среди них нельзя исключить и возможные погрешности, допущенные во время изготовления сопряженных деталей.

Кроме того, не самым лучшим образом сказывается неоднородность материалов, из которых изготовлены элементы коленчатого вала.

Появлению люфта также способствуют увеличенные зазоры в сопряженных узлах, их несоосность, некачественный монтаж и, конечно же, недостаточно точное центрирование.

Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта

Есть два способа, как отбалансировать коленвал. Первый – статический, он является менее точным. В этом случае используются специальные ножи, на которые и устанавливается деталь.

А дисбаланс определяется по ее положению во время вращения. Если верхняя часть коленвала легче нижней, то на нее крепят грузики и производят такие замеры и догрузку до достижения равновесия.

Важно

И только после этого на противоположной стороне высверливаются отверстия для противовеса.

Второй вид – динамическая балансировка коленчатого вала. Для ее осуществления необходимо специальное оборудование. Коленчатый вал устанавливается в плавающие постели и раскручивается до нужных оборотов. Световой луч находит и сканирует наиболее тяжелую точку, которая провоцирует тряску, и выводит ее на экран. А для достижения баланса дело остается за малым – удалить с нее лишний вес.

Балансировка коленвала в домашних условиях

В основном, в домашних условиях осуществляется балансировка коленвала с маховиком. Для этого также необходимо определить самую тяжелую точку.

Делается это следующим образом: устанавливаются две Т-образные пластины, естественно по уровню, и сверху на них кладется деталь. В случае дисбаланса коленчатый вал будет катиться, пока его наиболее тяжелая точка не окажется в нижнем положении.

Таким образом, определяется место, с которого необходимо снять немного металла. Повторять эту процедуру следует до достижения полного равновесия.

Если же речь идет о новых автомобилях, то в этом случае нужно прибегнуть к методу модульной сборки, когда все элементы проходят балансировку по отдельности, а не в сборе.

Но осуществление данной процедуры лучше доверить профессионалам, тем более что, в основном, такие машины состоят на гарантийном обслуживании, и пренебрегать им не стоит.

Не столь важно, где отбалансировать коленвал, главное помните, что данная процедура позволит значительно увеличить ресурс и мощность движка, да и авто в целом.

Источник: https://carnovato.ru/balansirovka-kolenvala-domashnih-uslovijah/

Балансировка коленчатого вала — Community «Автотюнинг» on DRIVE2

И так друзья новый этап в сборке двигателя. На днях с Костяном 754 наконец то доехали и сделали балансировку коленвала.И скажу Вам что делали её не зря.

балансировка показала не маленькие отклонения от нормы, особенно это касалось маховика и корзины сцепления, но и сам коленвал был не без греха.Но в итоге всё исправили, и вывели практически в ноль.

Доволен как слон)) теперь низ мотора полностью готов к сборке. для тех кто не знает что это такое и для чего это нужно прилагаю инфу по этому вопросу.

Совет

Дисбаланс — одно из самых опасных явлений, которое действует на все вращающиеся детали в автомобиле, в том числе и коленчатый вал.

Его внешними признаками являются повышенные вибрации, которые при разной частоте вращения могут усиливаться или уменьшаться.

Эти проявления вызывают дополнительные нагрузки на детали, ослабляют крепеж, что ведет к ускоренному износу и поломкам. Кроме того, они чрезвычайно вредны для здоровья водителя и пассажиров.

Среди основных причин появления дисбаланса можно назвать:

неточность изготовления деталей;неоднородность материала детали;неточное центрирование сопряженных деталей;увеличенные зазоры в сопряжениях деталей и узлов и несоосность их монтажа;деформации валов при механической и термической обработке, а также из-за повреждений в процессе эксплуатации.

Наибольший вклад вносят несбалансированные детали большого диаметра, вращающиеся с большой угловой скоростью. На практике ими становятся колеса, карданный вал, сцепление или гидротрансформатор автоматической трансмиссии, маховик и коленчатый вал.

Так что же что такое дисбаланс? У любой вращающейся детали по той или иной причине центр массы находится не на оси вращения, а смещен от неё на расстояние R (так называемый эксцентриситет). В этом случае имеется дисбаланс, равный произведению массы детали M на величину эксцентриситета R.

При массе детали М=1 кг и эксцентриситете R=3 мм дисбаланс будет равен 3000 гмм. При вращении детали будет возникать центробежная сила F, вызывающая вибрацию. Эта сила пропорциональна дисбалансу и квадрату угловой скорости детали, а также зависит от жесткости соответствующего узла.

Поэтому с теоретической точки зрения балансировка состоит в том, чтобы создать у детали дисбаланс, равный по величине (модулю) и противоположный по знаку исходному дисбалансу.

Обратите внимание

Сумма этих дисбалансов (результирующий дисбаланс) будет равна нулю, а значит наша деталь сбалансирована, и при вращении вибрации не будет.

Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая. При первом способе не нужно вращать деталь — достаточно лишь качнуть ее. Второй способ применяется в случае более сложной неуравновешенности — так называемая моментная балансировка. При этом на деталь действует не одна сила F, а несколько.

Поскольку силы приложены не в одной плоскости, то при вращении детали будет возникать момент, стремящийся повернуть ось вращения детали. Этот момент будет вращаться синхронно с деталью, что также приведет к появлению сильной вибрации, причем очень опасной.

На практике статический или моментный дисбаланс никогда не применяются в чистом виде — только их сочетание.

При динамической балансировке нужно вращать балансируемую деталь и находить как минимум пару “тяжелых” мест и корректировать их. Этот способ требует применения специальных станков.

Существует несколько вариантов динамической балансировки, и для каждого — свой станок. Но при любом способе важно установить деталь так, чтобы ось ее вращения точно совпадала с осью вращения в том узле, где она должна работать.

Все вышесказанное в полной мере относится и к коленчатым валам.

Кстати, на автосборочных или авторемонтных предприятиях степень дисбаланса коленчатых валов определяют именно таким способом. А избавляются от этого явления путем снятия (высверливания или срезания) металла со щек или противовесов.

Следует учесть, что балансировка коленвалов обычно производится в сборе с маховиком и ведущим диском (“корзиной”) сцепления. Вал устанавливается на станок подобно тому, как он установлен на автомобиле, закрепляется, и оператор осуществляет первый пуск.

Важно

При вращении возникают центробежные силы от “тяжелых мест”, датчики, установленные в опорных модулях станка, воспринимают эти силы, а датчик положения дает информацию о мгновенном положении вала. При первом пуске определяется исходное состояние вала, то есть величина и фаза дисбалансов.

Затем устанавливается масса и положение “тяжелых мест”. Оператору остается только высверлить лишний металл. После этого вал повторно проверяется, и, если дисбаланс находится в поле допуска, вал можно снимать со станка.

Как ни странно, при составлении перечня операций по механообработке, обязательных при капитальном ремонте двигателя, такая процедура, как балансировка коленчатого вала, для многих автовладельцев и даже механиков остается под вопросом. Стоит ли тратить деньги?

Безусловно! Смотрите сами: коленчатый вал весом 20 кг, получив эксцентриситет всего е=0,1 мм за счет прогиба вала, биения посадочного места под маховик, неправильной шлифовки, замены элементов, влияющих на дисбаланс (противовесы, поршни, шатуны, маховик, “корзина” сцепления) и при частоте вращения 6000 об./мин.

создает центробежную силу, равную 7729 H (или 788 кг).

Эта нагрузка через опоры силового агрегата передается на кузов и шасси, приводя к таким негативным последствиям, как: — увеличенный расход топлива; — падение “полезной” мощности; — уменьшение ресурса двигателя и других агрегатов; — повышенные вибрации и шум, которые плохо влияют на пассажиров и груз.

Качественная балансировка деталей увеличивает ресурс мотора как минимум на четверть, снижает расход топлива и уменьшает шум.

Как правило, коленчатые валы двигателей хороших зарубежных производителей тщательно балансируются на заводе методом модульных сборок. То есть все детали (коленвал, маховик, сцепление, передний шкив и пр.) соосны, сбалансированы сначала по отдельности, а потом и в сборе.

Это дает возможность заменить любую составляющую без последующей балансировки. К слову, коленвалы массой до 10 кг имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30 г.

Совет

Однако после любых механических повреждений, при шлифовке после деформации, при каком-либо “вмешательстве” в узлы (облегчение противовесов, маховика и т. д.) коленвалы требуют обязательной балансировки. А коленвалы отечественных производителей необходимо балансировать практически в любом случае.

Все равно — новые они или уже поработавшие. Причем в худшую сторону отличаются валы ЗМЗ и при их балансировке иногда приходится браться не за дрель, а за “болгарку”, снимая “лишний” металл чуть ли не килограммами!

Модульные сборки требуют особого подхода. Проводя балансировку таких валов заново, приходилось сверлить отверстия в маховике напротив заводских! В этом случае балансировка одного лишь маховика ничего не даст.

Скорее всего, после коррекции он, будучи установлен на старый вал, даст еще большую вибрацию. Если же поменять маховик на новый, то последствия могут быть и вовсе непредсказуемы. Поэтому балансировать отдельные детали этого узла — дело неблагодарное.

Для получения оптимального результата лучше не пожалеть сил и денег и отбалансировать весь коленвал методом модульных сборок.

Всем спасибо за внимание! “мне нравится” и “рекомендую” конечно же приветствуются!

Готов ответить на возникшие у Вас вопросы!)

И совсем забыл сказать что балансировка делалась при 8 тыс. об. в мин. Так что при этих оборотах дисбаланса не будет.

Источник: https://www.drive2.com/c/721377/

Как балансировать коленвал?

Балансировка коленчатого вала, если она выполняется в условиях гаража, может потребоваться тем, кто желает максимально изучить свой автомобиль и недоверчиво относится к специалистам автосервиса. Далее мы рассмотрим некоторые нюансы, с которыми вы можете столкнуться, занимаясь данным вопросом.

Зачем нужна балансировка коленвала?

Коленчатый вал как одна из основных деталей двигателя внутреннего сгорания оказывает значительное влияние на другие элементы системы, поэтому, чтобы снизить вибрации и прочие механические нагрузки, выполняется механическая операция под названием балансировка.

Вследствие этого повышается надёжность, производительность и работоспособность коленчатого вала.

Естественно, в проведении данной операции нуждаются уже достаточно проработавшие механизмы, но, как показывает практика, случается и так, что дисбаланс наблюдается в автомобилях, которые только приобретены в салоне.

Обратите внимание

Как же понять, что вам предстоит балансировать коленчатый вал, и стоит ли уже закатывать рукава? Для этого есть следующие признаки. Во-первых, обратите внимание на селектор переключения передач в момент работы двигателя на холостых оборотах, он начинает дёргаться. Так же себя ведёт и двигатель, так что загляните под капот своего автомобиля, чтобы убедиться в этом.

Касательно причин подобного поведения, их может быть несколько. Не исключён, на самом деле, и такой банальный вариант как допущенные погрешности во время изготовления на заводе сопряжённых деталей. Не лучшим образом влияет неоднородный состав материалов, из которых произведены элементы коленчатого вала.

В сопряжённых узлах могут увеличиваться зазоры, что приводит к появлению люфта. Несоосность размещения деталей, некачественный монтаж и недостаточное центрирование – также причины разбалансировки коленвала.

Но не стоит обходить стороной и естественный износ коленчатого вала, который ещё никогда положительно не сказывался на жизненном цикле детали.

Где отбалансировать коленвал?

Существует два способа балансировки коленчатого вала.

1. Статический метод – менее точный. В данном случае применяются специальные ножи, на которые и укладывается деталь.

Коленвал начинают вращать, и по его положению в этот момент определяется степень дисбаланса. Если верхняя часть детали по массе меньше нижней, то на неё прикрепляют грузики и производят замеры, догружая по мере достижения равновесия.

И только после этого на противоположной стороне просверливают отверстия для противовеса.

2. Метод динамической балансировки коленчатого вала. Чтобы осуществить её, нужно воспользоваться специальным оборудованием.

Коленчатый вал крепится на плавающие постели и раскручивается до необходимых оборотов. Световой луч, направленный на коленвал, сканирует его и находит самую тяжёлую точку, провоцирующую тряску. Далее она выводится на экран.

Чтобы достичь баланса, нужно сделать немного – избавиться от лишнего веса в данной точке.

Балансировка коленвала в домашних условиях

Зачастую балансировка коленчатого вала в домашних условиях выполняется с маховиком. Нужно также определить наиболее тяжёлую точку. Сделать это можно следующим образом: установите две пластины в форме буквы «Т», выставите по уровню и сверху положите на них деталь.

При дисбалансе коленвал начнёт скатываться до тех пор, пока его наиболее тяжёлая точка не окажется снизу.

Таким образом, и определяется та область, в которой находится место, с которого нужно снять немного металла, и повторять так нужно до тех пор, пока не будет достигнута полная балансировка.

Если говорить об автомобилях, которые ещё находятся на гарантии, то лучше прибегать к методу модульной сборки. В таком случае все элементы коленчатого вала балансируются по отдельности, а не в сборе.

Важно

Такую процедуру лучше доверить хорошим специалистам, ведь гарантия – это то, что даётся только один раз, и этим не нужно пренебрегать.

Помните, что не столь важно место проведения балансировки коленчатого вала; главное, что эта процедура значительно увеличивает ресурс и мощность силового агрегата и в целом автомобиля.

Источник: https://auto.today/bok/3830-balansirovka-kolenvala.html

Балансировка коленвала

Коленчатый вал, являясь  одним из важнейших конструктивных элементов силового агрегата любого автомобиля, производится с применением достаточно сложных технологий.

Неизбежность присутствия в данном процессе технологических допусков и погрешностей, а также неоднородность используемых при этом материалов в совокупности с зазорами в сопряжениях деталей и узлов нарушают (пусть и незначительно) одно из его главных эксплуатационных условий – сбалансированность. 

Как определить потребность коленчатого вала в балансировке. Главными симптомами, помогающими с большой долей уверенности установить наличие «болезни», являются значительные колебания силового агрегата и рычага переключения передач при движении автомобиля в режиме «холостого хода».

И тогда приходится прибегать к выполнению такого действия,  каковым является балансировка коленчатого вала.

Она (балансировка) заключается в подборе дополнительных масс, или уравновешивающих грузов, а также съеме металла в плоскостях расположения этих грузов со стороны, диаметрально противоположной.

Эти мероприятия производятся в специальных зонах коленчатого вала, называемых балансировочными участками. 

Виды балансировки коленавала

В настоящее время применяют два основных вида балансировки:

• Динамическую, обеспечивающую высокую точность и требующую применения специальных станков.
• Статическую. Этот вид балансировки используют для деталей, выполненных в форме диска и имеющих следующее соотношение диаметра (D) и длины (L): D>L.

Балансировка коленчатого вала, имеющего несимметричное (например,V-образное) исполнение или нечетное количество цилиндров, отличается определенными особенностями, поскольку моментальная составляющая таких валов достаточно высока и способна сорвать его с опор крепления.

Избежать этого поможет установка втулок-компенсаторов, обладающих выверенной до одного грамма массой, на шатунные шейки. В случае отсутствия данных параметров в специальных разделах технико-эксплуатационной документации силового агрегата, они рассчитываются дискретно. Для этого существуют индивидуальные методики. 

Следующим моментом, требующим достаточно ясного понимания, является определение случаев, вызывающих необходимость балансировки коленвала:

• Установка нештатных или выполнение облегчающих мероприятий на штатных шатунно-поршневых группах.
• Проведение работ по правке деформированных коленчатых валов.
• Замена маховика. Здесь следует оговориться, что в данном случае динамическая балансировка не всегда обязательна. В некоторых случаях достаточно выполнения лишь балансировки статического типа.

Итак, считаем установленным, что балансировка незеркальносимметричных коленчатых валов, частным случаем которых является и V-образный коленвал, требует использования компенсирующих втулок (нередко изготовленных по специальному заказу), создающих имитацию динамического воздействия аналогичного воздействию шатунно-поршневых групп.

Насколько важна своевременная балансировка коленчатого вала

Подавляющее большинство специалистов в качестве ответа на этот вопрос приводят следующие доводы:

• Увеличение мощности силового агрегата (10-15%).
• Предотвращение перерасхода автомобильного топлива (до 5%).
• Продление эксплуатационного ресурса автомобиля в целом, и двигателя в частности.
• Минимизация вибрационных процессов в совокупности со значительным снижением уровня шума в салоне транспортного средства.
• Предотвращение возникновения подтеканий в зоне заднего сальника.

Самостоятельная балансировка коленчатого вала дома

Следующим животрепещущим вопросом, касающимся балансировки коленвала, является наличие возможности выполнения данной процедуры в домашних условиях (в гараже). Как правило, в этих условиях выполняют балансировку коленчатого вала с маховиком. Порядок выполнения выглядит следующим образом:

• при помощи уровня устанавливаем две Т-образные пластины;
• укладываем на них коленчатый вал;
• коленвал, имеющий дисбаланс, скатится по пластинам до момента перехода самой тяжелой его точки в нижнее положение;
• эта точка, определяет место, с которого следует снять небольшую часть металла;
• затем еще раз укладываем коленвал на пластины;
• операцию повторяем до момента достижения полного равновесия.  

Источник: http://VipWash.ru/kolenval/balansirovka-kolenvala

Балансировка коленчатых валов

При конструировании коленчатого вала так подбирают его форму, чтобы он был уравновешен, т. е. ось вращения вала является главной центральной осью инерции.

Однако в процессе изготовления коленчатого вала вследствие неизбежных технологических погрешностей и неоднородности материала указанное условие нарушается и любой реальный коленчатый вал всегда в той или иной мере неуравновешен.

Для устранения неуравновешенности подбирают дополнительные массы (уравновешивающие грузы) так, чтобы после закрепления их на коленчатом валу центробежные силы этих масс уравновешивали центробежные силы приведенных (неуравновешенных) масс.

Совет

Часто вместо установки уравновешивающего груза снимают металл в той же плоскости, в которой должен быть расположен груз, но с диаметрально противоположной стороны. В конструкции коленчатых валов предусматриваются для этого специальные (балансировочные) участки.

Процесс предварительного подбора уравновешивающих грузов и их последующее закрепление на коленчатом валу или, что то же самое, снятие металла с балансировочных участков коленчатого вала,называется балансировкой.

Различают два вида балансировки: статическую и динамическую.

Статическая балансировка применяется в основном для деталей дисковой формы, когда диаметр балансируемой детали больше ее длины. Во всех остальных случаях применяют динамическую балансировку.

Динамическая балансировка обеспечивает большую точность уравновешенности, чем статическая. Поэтому даже детали дисковой формы, к которым предъявляются повышенные требования в отношении уравновешенности, подвергают динамической балансировке.

Динамическая балансировка проводится на специальных балансировочных станках, обычно представляющих собой системы с одной степенью свободы, подвижные части которых колеблются вокругнеподвижнойоси,определяемойконструкциейстанка.

На раме 1 станка на стойках 4 устанавливают балансируемую деталь 5.Рама связана со станиной неподвижным шарниром 2, вокруг которого она может поворачиваться, и упругой опорой 3. Вследствие этого рама может вращаться только вокруг горизонтального шарнира 2. Положение детали на раме относительножесткойопоры можно изменять.

Балансировку детали производят в плоскостях 7—7 и 77—77 в два этапа. На первом этапе плоскость 7—7 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку производят в плоскости 77—77; на втором этапе плоскость 77—77 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку проводят в плоскости 7—7.

Деталь приводится во вращение с помощью специального привода. Шкив 8, сидящий на валу электродвигателя 9, связан непрерывной лентой 10 со шкивом 11, закрепленным на стержне, который может поворачиваться вокруг оси, совпадающей с осью электродвигателя. Натяжение ленты регулируют, перемещая шкив 11 по стержню 6.

Обратите внимание

Для уравновешивания стержня со шкивом на стержне закреплен груз 7, положение которого фиксируется стопорным винтом. Если при включенном электродвигателе движущуюся ленту прижать к поверхности детали с помощью рукоятки 12, то вследствие трения между лентой и деталью последняя также начнет вращаться.

При достижении деталью требуемой угловой скорости с помощью рукоятки 12 привод отводят от детали.

При вращении детали центробежные силы приведенных масс оказывают динамическое воздействие, вызывая колебания рамы 1 на пружинной опоре 3. Амплитуда колебаний зависит от степени неуравновешенности детали, упругих свойств опоры 3 и режима работы.

Наибольшего значения амплитуда достигает на резонансных режимах: чем меньше жесткость опоры, тем больше амплитуда. При уменьшении жесткости опоры 3 снижается частота собственных колебаний и поэтому резонансные колебания могут возникнуть при небольшой угловой скорости детали.

Балансировку проводят или на резонансном режиме или при угловых скоростях, значительно больших резонансных.

Для полного уравновешивания детали необходимо опытным путем определить массу и положение уравновешивающих грузов в плоскостях, т. е. найти диаметральные плоскости, в которых эти грузы надо установить и определить их статические моменты относительно оси вращения детали.

Для решения этих двух задач применяют специальную измерительную аппаратуру, устанавливаемую на балансировочных станках. В ряде современных балансировочных станков устанавливается счетно-решающее устройство.

С помощью этого устройства можно определить положение уравновешивающего груза, массу которого подбирают последовательными пробами, ориентируясь на показания приборов.

Если станок применяется для балансировки одной определенной детали в крупносерийном или массовом производстве, то создают тарировочные графики для разметки шкалы измерительных приборов, по показаниям которых сразу находят массууравновешивающихгрузов.

Важно

При балансировке V-образных двигателей их рассматривают состоящими из двух цилиндровых отсеков. На каждый отсек приходится один кривошип с двумя шатунами, смещенными по оси шатунной шейки.

Для динамической уравновешенности коленчатого вала в период балансировки на шатунные шейки устанавливают грузы, равные по величине массам возвратно-движущихся частей одного отсека и двум вращающимся массам шатунов всборе.

Дисбаланс вала с маховиком для двигателя ЗИЛ-130 не превышает 70 Г-см, а для двигателя КДМ-46—не более 126 Г — см при числе оборотов 100 в минуту.

Источник: https://maestria.ru/uravnoveshivanie-dvigateley/balansirovka-kolenchatyih-valov.html

Балансировка коленчатого вала, прихоть или необходимость?

 При выборе операций по механической обработке, обязательных при проведении капитального ремонта двигателя, такая необходимость как балансировка коленчатого вала двигателя, для многих клиентов, остается под вопросом.

Стоит ли тратить деньги на эту дорогую операцию? Попробуем ответить на этот вопрос. По данным д-ра тех. наук проф. В. А. Щепетильникова «…надлежащая балансировка деталей автомобиля удлиняет срок службы на 25…100%, повышает полезную мощность на 10%».

Несложно посчитать, что при частоте вращения n=6000об/мин коленчатый вал весом 20кг.

, получив эксцентриситет массы всего е=0,1мм (за счет прогиба вала, биения посадочного места под маховик, не правильной шлифовки, замены элементов, влияющих на дисбаланс (противовесы, поршни, шатуны, маховик, корзина сцепления) и т. д.), создаёт центробежную силу эквивалентную 788кг веса. Эта разрушительная сила распределяется на опоры и приводит:

• к повышенному расходу топлива;

• падению мощности;

• снижению ресурса работы двигателя и других агрегатов автомобиля;

• повышенной вибрации и шуму в салоне, что вызывает дискомфорт и усталость, как водителя, так и пассажиров.

«Это всё теория, скажете Вы…»- поэтому позволим себе привести более веские аргументы, исходя из нашей практики. Безусловно, коленчатые валы двигателей, хороших зарубежных производителей тщательно балансируются на заводе методом модульных сборок. Т.е. все детали (коленвал, маховик, сцепление, передний шкив…

) соосны относительно друг друга, отдельно сбалансированы, что даёт возможность заменить любой из узлов без последующей балансировки. Например, коленвалы массой до 10кг. имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30гр. (здесь необходимо сказать, что на балансировочном стенде ‘Шенк’ специалисты нашего предприятия могут улучить этот результат до 1-5гр.).

Однако такие валы требуют обязательной балансировки после механических повреждений, при шлифовке после деформации, также при каком либо вмешательстве в конструктивные особенности узлов (облегчение противовесов, маховика и т.д.).

При всём уважении к отечественной автомобильной промышленности и автопрому ближнего зарубежья, валы наших производителей необходимо балансировать в 99% случаев.Вообще же, что касается новых моторных запчастей, то тут замечена характерная особенность: самый худший сюрприз для балансировщика – это именно новый коленвал.

На некоторых “уникальных” валах завода ЗМЗ дисбаланс, как минимум, на порядок превышает всяческие существующие нормы. Извините, что не можем Вам привести максимальные значения. Дело в том, что наш станок не воспринимает дисбаланс более 700 гр.*см. При этом на экране компьютера высвечивается “ERROR” – ошибка.

И пусть нас простит американская техника – оператор в настройках не ошибся… Ошибкой является сама деталь установленная на станок. О модульных сборках речи вообще не идет.

Совет

Проводя перебалансировку таких валов, приходилось сверлить отверстия в маховике напротив заводских! Из этого следует, что либо заводская коррекция сделана “для галочки“, либо вся задняя часть узла вала, включая задние противовесы, сам маховик и кожух сцепления сбалансировались за счёт маховика! Очевидно, что в обоих случаях балансировка одного лишь маховика на калибровочном (идеально сбалансированном) валу или на балансировочной оправке ничего не даст. Если маховик не менялся, то после коррекции масс он, будучи установлен на старый вал, даст, скорее всего, ещё большую вибрацию, чем до балансировки. Если же производилась замена маховика на новый, то последствия и вовсе непредсказуемы: вибрацию будет создавать дисбалансированный коленчатый вал. Таким образом, балансировать отдельные детали узла коленчатого вала – дело очень рискованное, если не сказать – безнадёжное. Но, возможно, у нас также выпускаются хорошо сбалансированные отдельно взятые коленчатые валы, маховики, корзины сцепления? Справедливости ради нужно отметить – Да. Бывают. Попадаются. Примерно один на пятьдесят. Стоит ли рассчитывать на такое везение? Не лучше ли не пожалеть сил и отбалансировать весь узел коленчатого вала методом модульных сборок? Особое внимание стоит уделить балансировке V-образных и других несимметричных коленчатых валов, к ним относятся валы рядных двигателей с непарным количеством цилиндров. Если поставить такой вал на балансировочный станок, мощная моментная составляющая сорвёт его с опор при первых же оборотах.. Дело в том, что масса противовесов у V-образных валов неразрывно связана с массой шатунно-поршневых групп двигателя. Необходимы компенсирующие втулки строго (с точностью до 1гр.) рассчитанной массы. Масса эта может быть приведена в технической документации на двигатель, или должна быть рассчитана по специальной методике: 100% вращательной массы (нижняя головка шатуна + вкладыши) и процент возвратно-поступательной составляющей (верхняя головка шатуна + поршень + кольца + палец + замки) от 0 до 100%. К сожалению, данные о компенсирующих втулках для импортных коленвалов могут быть определены только расчетным путём. Очевидно, что сам расчет и изготовление втулок займёт как минимум неделю времени, да и специалистов, которые могут это сделать можно сосчитать по пальцам. Наша методика и оснастка станка позволяет сбалансировать несимметричный вал в течении суток.
И всё же старайтесь избегать каких-либо вмешательств в конструктивные особенности узлов (облегчение, тюнинг…), а при замене элементов шатунно-поршневой группы, маховика, переднего шкива, настоятельно рекомендуем проконсультироваться у специалистов.
Проводя постоянный мониторинг среди наших клиентов, воспользовавшихся услугами по балансировке, констатируем факты:

• после балансировки коленчатого вала двигателя ЗМЗ-402 такое частое явление, как подтекание набивки заднего сальника исчезает навсегда.

• мощность двигателя повышается на 10-15%.

• двигатель устойчиво работает на всех режимах и холостом ходу.

• снижается расход топлива на 5-10%.

• пропадает вибрация.

В наше время высоких скоростей каждый автомобилист отлично знает и понимает насколько важна балансировка колес автомобиля, и что эта операция необходима практически после каждого посещения шиномонтажа. Но, к сожалению, далеко не каждый знает, что не менее важна балансировка коленчатого вала при капитальном ремонте двигателя внутреннего сгорания.

Делайте выводы господа автомобилисты!

Источник: https://www.masterturbo.ru/balans.php

Балансировка коленвала после капитального ремонта

Правильная балансировка коленвала продлевает срок эксплуатации двигателя автомобиля более чем на 25%. И это вовсе не рекламный ход, а результаты исследований, которые проводили многие производителя автомобилей и станции сервисного обслуживания.

Кроме того, она еще и увеличивает его мощность.

Естественно, что на новом автомобиле делать балансировку коленвала вряд ли кому-то придет в голову — она обычно делается при капитальном ремонте двигателя, когда коленвал растачивается под ремонтный размер вкладышей.

Если же этого не делать, то во время вращения коленчатого вала возникает разрушительная сила, которая приводит к довольно негативным последствиям, а именно:

1. Существенно увеличивается расход топлива.
2. Мощность двигателя заметно снижается.
3. Намного уменьшается ресурс автомобильного двигателя и остальных узлов.
4. Во время работы авто в салоне ощущается сильный шум и вибрация, что вызывает дискомфорт и очень быстро приводит к усталости водителя и пассажиров.

Что касается иностранных производителей, то у них балансировка коленвалов осуществляется обязательно и очень тщательно способом модульной сборки.

Это значит, что абсолютно все детали — передний шкив, сцепление, маховик, коленвал — относительно друг друга являются соосными и балансируются отдельно, что позволяет в любое время заменить данный узел и не выполнять балансировку после замены.

Что касается отечественных производителей, то здесь, как это ни прискорбно, балансировка коленвала требуется более чем в 90% случаев. Исключение составляют только новые модели ВАЗа, да и то далеко не во всех случаях.

Следует отметить, что производить балансировку коленвала настоятельно рекомендуется только в сборе с маховиком. В противном случае результат может быть даже хуже, чем до вмешательства.

Если отбалансировать один вал, а маховик оставить неизменным, то после его установки вибрация будет еще сильнее. Если же на сбалансированный вал установить новый маховик, то вибрация будет создаваться за счет коленвала.

Следовательно, балансировать отдельные детали коленчатого вала — дело достаточно рискованное, а во многих случаях и вовсе безнадежное.

Особое внимание необходимо уделять правильной балансировке коленвала V-образного двигателя или несимметричных валов, то есть, с непарным количеством цилиндров. Дело осложняется тем, что у них масса противовесов связана с весом шатунно-поршневой группы, поэтому необходимо использовать компенсирующие втулки, подобранные с точностью до одного грамма.

Обратите внимание

Следует сказать, что балансировка коленвала — дело ответственное, поэтому делать ее должны квалифицированные специалисты на специальном оборудовании.

Вообще, постарайтесь избегать кардинального вмешательства в важные конструктивные узлы двигателя, а в случае выполнения капитального ремонта и замены любых деталей шатунно-поршневой группы, переднего шкива или маховика лучше заранее проконсультироваться со специалистом.

Источник: http://www.xn—-7sbabj9aleg0afqoo0b4bu.xn--p1ai/poleznoe/balansirovka-kolenvala.php

Балансировка коленчатого вала

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 16Следующая ⇒

Простейшая, но вполне удовлетворительная балансировка коленчатого вала производится по эмпирической формуле:

Х = А(0,45 ÷ 0,6) + В(0,45÷0,6) – В,

Где, А = вес поршня + вес пальца + вес поршневых колец + вес стопорных колец + вес шайб + вес подшипника;

В — 0,336 от веса головки шатуна (рис. 50).

Производя простейшие вычисления, получим чистый вес балансировочного груза X. Например:

Вес поршня =140 г

Вес пальца = 30 г

Вес колец =5 г;

Вес стопорных колец =1 г;

В = 168 : 0,336 = 50 г;

X = 176 • 0,5 + 50 • 0,5 — 50 = 53 г.

Получив нужный балансировочный вес, установить коленчатый вал на балансировочные ножи или призмы, или во вращающиеся центры. Подвесить балансировочный груз

к головке шатуна (рис. 51).

Путем снятия металла (высверливания) из щек коленчатого вала у нижней головки шатуна добиться статического равновесия. Коэффициент балансировки К = (0,45÷0,6) выбирается в зависимости от ожидаемых под нагрузкой оборотов двигателя). Например, для оборотов коленчатого вала 6000—6500 об/мин этот коэффициент берется равным 0,5.

Чем выше обороты коленчатого вала, тем коэффициент балансировки берется большим (для n =8000 об/мин, К = (0,55 — 0,57).

Произведя один раз статическую балансировку коленчатого вала на картере двигателя, записать балансировочный вес, он же вес поршня в сборе. При последующих сменах поршня его вес подгонять под балансировочный вес коленчатого вала.

Выносной маховик балансируется отдельно, а общая балансировка проверяется в сборе. Надев выносной маховик на конус шейки коленчатого вала и хорошо затянув гайку крепления, проверить балансировку. При неправильной балансировке двигателя появляется вибрация.

КАРТЕР ДВИГАТЕЛЯ

Картер двигателя должен быть целым (без трещин, раковин, обрывов ушек крепления, вмятин) с соосными и неразбитыми отверстиями под подшипники валов, с хорошими резьбами под болты затяжки и крепления деталей, с ровными, притертыми плоскостями разъема половинок и горловины.

Уплотнительные прокладки картера рекомендуется смазать тугоплавким солидолом, смазкой I—13 и др. Не оправдано применение для этой цели нитрокраски и бакелитового

Важно

лака, так как при разборках спортивного двигателя очистка и подготовка плоскостей разъёма доставляет много хлопот.

Наружную поверхность картера двигателя желательно покрасить в черный цвет для лучшего охлаждения. Все стенки кривошипной камеры полируются, острые кромки

закругляются.

Перепускные каналы. Рабочая смесь, попав через впускное окно в картер двигателя после предварительного сжатия, направляется в перепускные каналы.

На спортивных высокофорсированных двигателях последних лет широкое применение нашла новая схема трех-четырех – и пятиканальной продувки.

Скорость газа, проходящего через перепускные каналы, очень высока, и важно, чтобы продувочные каналы оказывали минимальное сопротивление по всей длине.

Основное правило для любого перепускного канала — сечение входа в перепускной канал должно быть примерно в два раза больше, чем сечение выхода из перепускного канала (рис. 52).

Все радиусы закруглений в перепускных каналах желательно делать плавными, особенно на выходе в цилиндр. Внутренний радиус поворота колен устанавливается примерно равным 20 мм, это лучший минимальный радиус.

Наружный радиус колен делают равным 80 % от суммы внутреннего радиуса и высоты сечения выхода. Это обеспечивает минимальное сопротивление потока при изменении направления.

В нижнем колене сечение входа равно сечению выхода, но можно делать большим сечение входа.

Полное совпадение продувочных каналов в цилиндре и картере обязательно. Нужно также следить, чтобы продувочные каналы были на одном уровне с наружным диаметром щек коленчатого вала.

Совет

Если каналы в картере стандартного исполнения оказываются ниже щек коленчатого вала, то, во избежание нежелательных завихрений, каналы нужно поднять до нужного уровня путем наварки или заполнения эпоксидной смолой с алюминиевым порошком или зачеканки медью, свинцом. Для гарантии накладки нужно закрепить дополнительно двумя-тремя винтами М3 х 0,5 к картеру. Все тщательно зачистить и заполировать.

Большое влияние на работу двигателя, на его мощность оказывает направление потока смеси на выходе из перепускного канала.

При продувке цилиндра рабочей смесью продувочный поток должен отвечать двум основным требованиям:

а) максимально очищать цилиндр от остатков продуктов сгорания;

б) обеспечивать минимальные потери свежего заряда в выпускную систему.

Картина продувки выглядит следующим образом: продувочные струи из продувочных каналов входят в цилиндр и направляются обычно в сторону, противоположную выпускному окну, соединяются между собой, образуя восходящий поток вдоль задней стенки цилиндра, продувочный поток достигает головки цилиндра, протекает вдоль

нее и опускается по передней стенке цилиндра к выпускному окну. Для хорошей очистки цилиндра от отработавших газов необходимо, чтобы восходящая часть потока составляла половину цилиндра, тогда его нисходящая часть будет продувать вторую половину.

Но такую картину продувки получить очень трудно, так как продувочный поток при различных оборотах двигателя имеет различные плотности и скорости по своему сечению. Максимальные плотность и скорость продувочного потока имеются у задней стенки цилиндра и снижаются в слоях, лежащих ближе к центру цилиндра.

В большинстве случаев при плохой продувке в центральной части цилиндра остаются не продутые, застойные и вихревые зоны. Из-за них часто наблюдаются прогары поршня и недобор максимальной мощности.

При двухканальной продувке получить правильный восходящий поток довольно трудно. Даже небольшие погрешности в геометрии каналов сразу же отражаются на правильности продувки.

Обратите внимание

Продувочная струя должна быть компактной и обладать достаточной энергией для того, чтобы вытеснить отработавшие газы и не смешаться с ними.

Поэтому, что очень важно, гидравлические потери в продувочных каналах должны быть сведены к минимуму.

Важное значение имеют радиусы каналов, особенно у внутренней и наружных стенок. С этой целью на многих двигателях выполнена отдаленная продувка.

Для получения правильного восходящего потока в последнее время с большим успехом изготовляются цилиндры с 3- и 4-канальной продувкой.

Продувочные струи этих каналов отжимают продувочный поток от задней стенки цилиндра, стабилизируют его, улучшают очистку центральных не продутых зон. Погрешности основных каналов выравниваются, продувка цилиндров улучшается, как следствие, повышается мощность двигателя.

Дополнительные продувочные каналы располагаются на задней стенке цилиндра со стороны впускного канала. Их размещение в цилиндре связано с определенными конструктивными изменениями.

У некоторых моделей мотоциклов поступление продувочной смеси в третий канал производится через отверстие в поршне, ниже поршневого кольца. Дополнительный

канал может быть выполнен на рабочей поверхности цилиндра в виде углубления клинообразной формы (ИЖ – «Юпитер»). В этом случае впускной канал смещен книзу,

Важно

юбка поршня удлинена. Третий и четвертый каналы можно выводить рядом с основными каналами, они должны огибать впускной канал и выходить на заднюю стенку цилиндра.

Основным правилом здесь является отдаление струи продуваемой смеси от выпускного окна, чтобы утечки были наименьшими, образование правильного восходящего потока (петли), собранность его, нерастекаемость и неомывание задней стенки цилиндра. И самое главное — полное вытеснение отработавших газов из цилиндра и полное

заполнение цилиндра свежей рабочей смесью.

Струя свежей смеси должна иметь возможно большее сечение и только тогда она не будет смешиваться с отработавшими газами, она должна быть компактной и правильно направленной.

Струя свежей смеси не должна встречать никакого препятствия, которое тормозило бы или отклоняло ее. В противном случае компактная струя разбивается. Хорошо

помогает дополнительная струя из третьего продувочного канала (а при 4-х и 5-ти еще лучше). Для получения компактной струн в продувочном канале колено перед продувочным окном должно быть тщательно изготовлено. Важнейшей частью канала является отводящая наружная стенка.

Направление струи после отклонения от стенки должно быть как можно более перпендикулярным по отношению к ней, и при входе в цилиндр должна быть еще небольшая направляющая часть, иначе у верхней кромки продувочного окна поток слегка расширяется. Обе боковые стенки препятствуют растеканию струи при ее повороте в колене.

Отводящая наружная стенка сама по себе также является препятствием, которое вызывает расширение потока. Если желаемое направление струи не перпендикулярно

к наружной стенке, то одна из боковых стенок должна ещё немного загибаться.

Задняя боковая стенка должна расширять струю в цилиндре, а передняя боковая стенка должна препятствовать расширению струи и движению ее к выпускному окну, дополнительно вытеснять струю в желаемом направлении.

Совет

На большинстве серийных двигателей угол выхода продувки равен 15 градусам. Лучшие результаты достигнуты при постепенном развороте продувки па выходе, начиная с 0 градусов у передней боковой стенки до 25 градусов у задней стенки продувочного окна.

Высота продувочного окна обычно берется равной примерно 20 – 25% хода поршня, выбирается в зависимости от первичной степени сжатии и требуемых максимальных

оборотов двигателя.

Чем выше давление продувки, тем больше высота продувочного окна. Оптимальная высота продувочного окна обычно подбирается на испытательном стенде. Ширина

перепускного окна берется примерно в два раза больше его высоты. Лучшая форма перепускного канала и окна— эллипсовидная с плавными радиусами.

Важным фактором, влияющим на работу двигателя, является использование полного сечения продувочного окна.

С этой целью в цилиндре с продувкой по гильзе нижнюю кромку окна необходимо опустить на 2—4 мм ниже мертвой точки поршня с тем, чтобы окно работало полным своим сечением (рис. 53,а).

В некоторой степени в этом случае облегчается работа верхнего поршневого кольца, так как нет удара о кромку окна в н. м. т.

Наиболее распространенные углы выхода продувки для малых классов мотоциклов приведены на рис. 53, б.

Обратите внимание

Для больших классов они могут быть другими. При работе двигателя происходит отклонение и расширение потоков к выпускному окну, так что всеми силами их нужно направить в противоположную от выпускного окна сторону.

Очень важно симметрично направить потоки, чтобы они могли опереться один на другой и образовать правильную петлю продувки.

При 3-канальной продувке угол выхода из третьего канала 45° для короткоходных двигателей и 60º для длинноходовых. Ширина третьего канала такая же, как и у любого из двух продувочных. При исполнении 4- и 5- канальной продувки дополнительные каналы обычно имеют небольшую ширину. Фаза открытия дополнительных каналов может быть равна фазе открытия основных, но лучше, когда их открытие немного

запаздывает на 1—2 мм. Углы выхода из дополнительных каналов подбираются с таким расчетом, чтобы выводящие из них потоки газа могли очистить непродуваемую центральную часть цилиндра (рис. 54). Это улучшает продувку цилиндра и увеличивает наполнение его свежей рабочей смесью.

ГОЛОВКА ЦИЛИНДРА

Конструкция головки цилиндров сильно влияет на работу двигателя, его мощность, охлаждение.

Она должна иметь герметичную камеру сгорания, большую площадь охлаждения, выраженную в сильно развитом оребрении, хорошо отводить тепло от камеры сгорания, должна быть достаточно жесткой и легкой, не деформироваться при нагревах.

Головка обрабатывается под посадочный буртик, нарезается полная резьба под свечи. Головка по посадочному буртику притирается к посадочной плоскости цилиндра.

Для уплотнения между цилиндром и головкой на буртик устанавливается прокладка из отожженной меди или алюминия толщиной 0,4—0,5 мм.

Широкая расстановка шпилек часто не обеспечивает хорошей затяжки головки и ее герметичности по посадочному месту. Для достижения хорошей равномерной затяжки головки рекомендуется устанавливать одну-две дополнительные шпильки.

В первую очередь—со стороны выпуска, так как при нагреве головки чаще всего пропуски газов бывают именно в этом месте (рис. 55).

Важно

Для лучшей передачи тепла от цилиндра к головке посадочный буртик на гильзе цилиндра и выточка под него в головке делаются обычно шириной 5—6 мм, а иногда до 10 мм, но обязательно с последующей притиркой и установкой прокладки.

Для хорошего охлаждения и отвода тепла от камеры сгорания и цилиндра головка выполняется из алюминиевого сплава с большим и хорошо развитым оребрением. Обычно размер головки больше размера ребер цилиндра. Ребра охлаждения на головке цилиндра располагаются веерообразно (см. рис. 55) для того, чтобы иметь направленный

поток холодного воздуха для охлаждения свечей и задних ребер головки.

Толщина металла в головке цилиндра над камерой сгорания должна быть не менее 10-12 мм. Для лучшего охлаждения головку цилиндра так же, как и весь двигатель, желательно покрасить в черный цвет (можно нитрокраской).

Различные формы камер сгорания позволяют доводить геометрическую степень сжатия до 15, не опасаясь детонации на бензине с октановым числом 90—98.

Чтобы головка цилиндра не коробилась при работе в напряженных тепловых режимах, в нижней части ее делаются ребра жесткости (рис. 56), а также предусматривается достаточная масса металла вокруг камеры сгорания.

Подбор наилучшей камеры сгорания для любого двигателя лучше всего производить на тормозном испытательном стенде.

На высокофорсированных кроссовых и других двигателях малых рабочих объемов в последнее время широкое применение получила камера сгорания со смещенной сферой — «жокейская шапочка» (рис. 57,а).

Для двигателей классов 250 и выше лучшие результаты даёт форма камеры сгорания полумесяц» (рис. 57,а) с небольшим завихрительным козырьком со стороны выпуска.

Совет

Диаметр и высота смещенной сферы камеры сгорания подбираются экспериментально.

Чаще всего диаметр смещенной сферы камеры сгорания равен 2/3 диаметра цилиндра, а при «полумесяце» 3/5 диаметра цилиндра.

Для меньшего нагарообразования внутренняя поверхность камеры сгорания должна быть чисто обработана и отполирована. Все острые кромки в камере сгорания следует скруглить радусом 1—3 мм.

ЦИЛИНДР

Для снижения веса мотоцикла, хорошего отвода тепла, а также легкости обработки цилиндр лучше всего изготовлять из алюминиевого сплава. Для охлаждения цилиндра должно быть сильно развитее оребрение его.

Задние ребра охлаждения делают больше, чем передние; расстояние между ними 12—15 мм. Толщина ребер охлаждения обычно 3—5 мм.

Для установки впускного и выпускного патрубков на рубашке цилиндра предусматриваются специальные приливы, максимальная высота которых 20 мм, а по длине и ширине они равны фланцам крепления впускного и выпускного патрубков плюс 5 мм на каждую сторону для удобства монтажа и демонтажа.

После литья плоскости крепления патрубков фрезеруются, производится разметка под шпильки крепления и окна, сверлятся 4—6 отверстий, и нарезается резьба под установку шпилек крепления патрубка.

Размер и диаметр шпилек крепления патрубков выбирается в зависимости от размеров цилиндра и фланцев крепления.

Чаще всего применяются шпильки длиной 20—30 мм с резьбой М6 X 1, но возможны и варианты шпилек М5Х0,8, М8 Х1, М8 X 1,25.

Обратите внимание

При расточке отверстия под гильзу следует учитывать, что запрессовывать гильзу нужно с определенным натягом, который выбирается в зависимости от линейного расширения материала цилиндра и его конструкции. Обычно натяг под запрессовку гильзы для алюминиевых цилиндров берется разным 0,8—0.15 мм от наружного диаметра гильзы.

Больший натяг делать не нужно, так как рубашка цилиндра может лопнуть или деформировать гильзу.

Окончив обработку цилиндра (расточку, подрезку, разметку, фрезеровку, подгонку, распиловку, зачистку), нужно обязательно произвести еще раз контрольный осмотр,

проверку всех размеров и совпадение с гильзой каналов, окон. Это делается при помощи отпечатков окон на тонкой бумаге и совмещения их с окнами в цилиндре. Убедившись в правильности всех размеров, можно приступать к запрессовке гильзы (гильза тоже должна быть полностью готова и окончательно проверена).

Гильза предварительно шлифуется, распиливаются окна в гильзе, затем вставляется в цилиндр и подгоняются все сопряжения каналов — цилиндр— гильза.

Это очень удобно, так как можно вынимать гильзу, допиливать до нужного размера, Снова вставлять в цилиндр, проверять совпадение окон гильзы с каналами цилиндра.

После окончательной подгонки всех сопряжении гильза меднится на нужный натяг и вставляется в нагретый цилиндр.

В результате лучшая подгонка и теплопередача от гильзы к цилиндру.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/2×3126.html

John Maher Racing »Проект 2110 — Часть 4: Динамическая балансировка

Динамическая балансировка коленчатого вала в сборе является важной частью любой сборки двигателя. В этой статье делается попытка объяснить, почему. Я начну с небольшой теории, а затем продемонстрирую на примере, показывая каждый этап процесса балансировки применительно к коленчатому валу, маховику, муфте и шкиву коленчатого вала, используемых в Project 2110 .

Что такое «динамическая балансировка»?

Разница между статической и динамической неуравновешенностью

На диаграмме слева [рис. 1] показано влияние дисбаланса, расположенного на некотором расстоянии от центральной линии (или оси вращения) коленчатого вала, на центр масс.Этот дисбаланс приводит к тому, что кривошип пытается вращаться вокруг новой центральной линии («главная ось инерции»). Энергия тратится впустую, поскольку кривошип пытается отклониться от центра, создавая вибрацию, напряжение и потребляя энергию.

В реальном мире дисбаланс не распределяется равномерно или симметрично по длине коленчатого вала. Это приводит не только к перемещению «центра масс» от осевой линии коленчатого вала, но и к наклону «главной оси инерции» под углом от оси вращения коленчатого вала.[рисунок 2]

Цель динамической балансировки коленчатого вала состоит в том, чтобы «основная ось инерции» точно совпадала с осевой линией коленчатого вала.

Динамическая балансировка коленчатого вала Project 2110

Я делюсь данными, записанными во время балансировки кривошипа, маховика, муфты и кривошипа Project 2110, чтобы дополнительно объяснить допуски и методы, используемые для динамической балансировки всего вращающегося узла в соответствии с очень высокими стандартами . Остальная часть этого поста посвящена только балансировке коленчатого вала — я завершу эту тему в своем следующем посте, когда буду иметь дело с маховиком, нажимным диском сцепления и шкивом коленчатого вала.

Коленчатый вал вращается на специальных клиновидных блоках, расположенных на шейках коренных подшипников №1 и №3. Датчики в каждой стойке V-образного блока определяют степень дисбаланса, а датчик угла поворота определяет место дисбаланса с точностью до 1 градуса вращения коленчатого вала. Вот скриншот самого первого вращения кривошипа проекта 2110…

Первый оборот балансира 82-мм кривошипа проекта 2110

… а вот кривошип, опирающийся на две стойки балансира. Перед тем, как крутить каждый шатун, я проверяю биение центральной главной магистрали с помощью циферблатного индикатора — нет смысла пытаться уравновесить погнутый шатун!

Коленчатый вал 82 мм, установленный на балансир — хорошее время проверить центральную часть на биение

Балансировка с допуском

Чем больше дисбаланс и чем дальше он от центра коленчатого вала, тем сильнее двигатель трясет и ударяет по коренным подшипникам и кривошипу.Со временем это может привести к усталости металла и появлению трещин, которые могут привести к выходу из строя подшипников или поломке кривошипа.

Диапазон оборотов двигателя играет важную роль…

Центростремительная сила в действии… неуравновешенный вес вынуждает спортсмена отклониться от центральной оси вращения. Представьте, что спортсменка ограничена «виртуальным» набором основных подшипников, вынуждая ее поддерживать идеально вертикальную ось вращения и, следовательно, неспособной противостоять силе, создаваемой вращающимся неуравновешенным весом.Будет сложно оставаться в вертикальном положении!

Вращающийся объект создает «центростремительную силу». Это сила (или нагрузка), создаваемая перпендикулярно направлению вращения. Привяжите веревку к кирпичу, закрутите ее, и вы почувствуете центростремительную силу, создаваемую «неуравновешенным» весом кирпича. Чем быстрее вы вращаетесь, тем сильнее тянет. Величина силы экспоненциально увеличивается со скоростью. т.е. удвоив частоту вращения двигателя, вы увеличите нагрузку в четыре раза. В три раза увеличиваются обороты двигателя, а сила — в девять раз.

По ряду причин невозможно достичь абсолютного совершенства баланса, поэтому мы работаем в пределах диапазона допусков. Обычно величина дисбаланса указывается в граммах или унциях, а затем указывается расстояние, на котором дисбаланс находится от центра коленчатого вала (радиус коррекции). Обычно это выражается в «унциях-дюймах» или «граммах-дюймах». Поскольку мое программное обеспечение для балансировки переключено на метрическую систему мер, я установил радиус коррекции на 25 мм (чуть меньше 1 дюйма) и нацелился на вес дисбаланса менее 4 граммов.Это более тонкий допуск, чем в большинстве центров по балансировке двигателей для уличных двигателей — наиболее популярный допуск составляет « 0,6 унций на дюйм». Эквивалентно 17 грамм-дюймам по сравнению с Проект 2110 , цель менее 4 грамм-дюйма (4 грамма-25 мм).

Выбранный мной допуск «4 грамма-25 мм» точно такой же, как наличие дисбаланса в 2 грамма на радиусе 50 мм или 1 грамм на радиусе 100 мм. Помните: чем дальше от центра кривошипа возникает дисбаланс, тем сильнее его отрицательный эффект.Чтобы помочь вам визуализировать дисбаланс в 4 грамма при радиусе коррекции 25 мм (такой же, как 1 грамм на 100 мм), изобразите купюру 10 фунтов стерлингов (0,923 грамма), расположенную близко к внешнему краю маховика. Это очень близкое приближение к величине дисбаланса, остающегося в кривошипно-шатунном узле, сбалансированном с допуском «4 грамма — 25 мм».

Я объясню этот процесс дальше, проведя вас через различные этапы балансировки кривошипа, маховика, сцепления и шкива кривошипа Project 2110 . Снова посмотрим на скриншот первого вращения:

Первый оборот балансира 82-мм кривошипа проекта 2110

Это сам по себе кривошип i.е. нет зубчатых колес или шпонок. Именно так с вашей рукояткой поступят многие мастера по балансировке. Цифры справа прекрасны: 1,98 грамма при радиусе 25 мм находятся в пределах нашего целевого допуска в 4 грамма, но левая сторона (конец шкива кривошипа) составляет серьезно, выходит за пределы допуска в 19,0 грамма. В этот момент человек, работающий с вашей рукояткой, приступит к работе и начнет снимать вес, чтобы уменьшить дисбаланс. Однако существует проблема … поскольку кривошипные шестерни, распорная втулка шестерни, стопорное кольцо и шпонки не находятся на своих местах, балансировка кривошипа в этом состоянии не соответствует реальным динамическим условиям работы i.е. когда двигатель полностью собран и работает.

Действительно ли установка кривошипных шестерен, шпонок и т. Д. Имеет такое большое значение? Без изменений, кроме установки шестерен, ключей и т. Д., Вот результат…

Установка кривошипно-шатунного механизма в сборе сильно влияет на величину дисбаланса.

… он упал с 19,0 граммов до 4,93 ! Мораль этой истории: ваши кривошипные шестерни должны быть на месте при балансировке коленчатого вала!

Остается небольшая работа по исправлению, чтобы уменьшить левую плоскость до 4 граммов.С противовеса, ближайшего к шкиву кривошипа, было снято небольшое количество материала:

Груз снят с противовеса для уменьшения дисбаланса коленчатого вала

После еще нескольких вращений, каждый раз убирая немного больше веса, вот конечный результат:

Коленчатый вал с точной балансировкой

Достаточно хорошо для двигателя NASCAR, работающего со скоростью 9800 об / мин в течение нескольких часов!

Коленчатый вал сбалансирован. В следующей части, Часть 5: Динамическая балансировка (продолжение), я работаю с маховиком, нажимным диском сцепления и, наконец, шкивом коленчатого вала.Еще немного теории — демонстрации драматического влияния оборотов двигателя на центростремительную силу.

Строите собственный двигатель? Требуется ли балансировка коленчатого вала в сборе по пр. 2110 ?
Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию и расценки.

Предыдущий Проект 2110 сообщений:

Часть 1: Введение
Часть 2: Диаметр цилиндра и ход поршня
Часть 3: Подготовка картера

Подпишитесь на информационный бюллетень, чтобы получать уведомления по электронной почте о следующем взносе Project 2110 .

Обновления также размещаются на странице JMR facebook

---

Поиск баланса (Часть 1): основы балансировки коленчатого вала

Машинистов и двигателейостроителей давно учили, что при балансировке коленчатого вала его противовесы должны равняться весу вращающейся массы и равняться половине веса возвратно-поступательной массы.

Машинисты десятилетиями использовали эту формулу для расчета веса штанги.

Хотя этот метод очень хорошо работает для большинства уличных и гоночных двигателей V8 с углом наклона 90 градусов, на самом деле практически невозможно идеально сбалансировать коленчатый вал .Это связано с тем, что балансир не может учитывать такие переменные, как давление в цилиндре, сопротивление кольца, длину штанги, фазировку противовеса, частоту вращения двигателя, длину хода, трение подшипника, вторичные колебания, пары качания и статическую массу.

Все эти факторы играют важную роль в балансе двигателя, но традиционная математическая формула, используемая для расчета веса штанги, их полностью игнорирует. Вместо этого, расчет веса штанги основан исключительно на измерении вращающегося и возвратно-поступательного веса, что является большим упрощением реальных динамических сил, действующих внутри двигателя, которые влияют на балансировку.

Другими словами, традиционный метод балансировки кривошипа — в лучшем случае несовершенная наука. Фактически, он вообще не основан на какой-либо реальной науке или математике. Это просто метод, основанный на пробах и ошибках, который хорошо работает в большинстве 90-градусных кросс-плоских V8.

Неудивительно, что по мере увеличения оборотов двигателя и мощности в лошадиных силах традиционные методы балансировки коленчатых валов становятся менее эффективными. Большая проблема для производителей двигателей — выяснить, как обойти эти ограничения, чтобы как можно точнее сбалансировать коленчатый вал в соответствии с требованиями каждой конкретной комбинации двигателей. Это объясняет, почему многие производители двигателей экспериментировали с такими приемами, как превышение баланса, и почему они часто становятся предметом интенсивных дискуссий.

Балансировка коленчатого вала всегда будет компромиссом, но, чтобы лучше понять, как более эффективно балансировать двигатель, мы сначала кратко изложим основы процесса балансировки. В будущих публикациях мы объясним недостатки традиционных методов балансировки, прежде чем, наконец, исследуем некоторые из передовых решений, с которыми экспериментировали ведущие гоночные команды, чтобы продлить срок службы двигателя в экстремальных гонках с высокими оборотами.

Основы балансировки

Правильная балансировка вращающегося узла в двигателе любой конструкции имеет первостепенное значение для достижения максимальной производительности и долговечности. Типичный хотроддер войдет в моторный цех и скажет, что хочет, чтобы его вращающийся узел был сбалансирован до одного или двух граммов. Они думают, что они хотят, чтобы вы сделали так, чтобы все поршни и штоки весили в пределах пары граммов друг от друга, но большинство производителей качественного вторичного рынка уже делают это на заводе.

Настоящая цель балансировки вращающегося узла — убедиться, что противовесы коленчатого вала компенсируют вращающие и возвратно-поступательные силы, создаваемые поршнями и шатунами.

При использовании современных облегченных поршней и штоков для достижения этой цели обычно требуется снятие массы с противовесов кривошипа. С помощью чрезвычайно длинноходовых кривошипов, которые имеют более короткие противовесы, или вращающихся узлов с очень тяжелыми поршнями и шатунами, металлические вольфрамовые вставки могут вдавливаться в противовесы для увеличения массы.

Масса противовесов коленчатого вала должна составлять 100 процентов массы вращения и 50 процентов массы возвратно-поступательного движения.Чтобы определить, какую массу добавить или убрать с противовесов кривошипа, необходимо индивидуально измерить все компоненты вращающегося узла на высокоточной шкале. Поршни , кольца, штифты, фиксаторы пальцев и малый конец шатунов перемещаются вверх и вниз по каналам и составляют возвратно-поступательную массу вращающегося узла.

Обычно к массе возвратно-поступательного движения добавляется от пяти до 10 граммов, чтобы учесть вес моторного масла . Большой конец шатунов и стержневые подшипники вращаются вокруг средней линии коленчатого вала и, следовательно, представляют собой вращающуюся массу.

Во время процесса балансировки к каждой шейке штока болтами прикрепляются грузы для имитации массы пары поршней и штоков. Это потому, что каждая шейка штока поддерживает два набора поршней и штоков. После прикручивания грузиков к коленчатому валу балансир раскручивает узел примерно до 750 об / мин. Когда вращающийся узел останавливается, ЖК-дисплей балансира показывает количество и местоположение груза, который необходимо добавить или удалить, поскольку оператор медленно вращает рукоятку вручную.

Во второй части этой серии статей, посвященной балансировке двигателя, мы более подробно рассмотрим недостатки традиционных методов балансировки.

Автор: Джадсон Массингилл Джадсон Массингилл — соучредитель и главный инструктор Школы автомобильных машинистов в Хьюстоне, штат Техас. Вместе со своей женой Линдой он руководит одной из самых уважаемых школ профессионального машиностроения в стране. От NASCAR Sprint Cup до NHRA Pro Stock выпускники SAM входят в число лучших гоночных команд отрасли.

Исследования в области технологий динамической балансировки в полевых условиях для системы коленчатого вала больших дизельных двигателей

Для уменьшения неуравновешивающей массы и сопутствующей неуравновешивающей вибрации системы коленчатого вала дизельного двигателя в статье представлены метод динамической балансировки в полевых условиях и его ключевые технологии. Чтобы отделить сигнал несбалансированной вибрации от общего сигнала вибрации системы коленчатого вала, сначала был введен принцип подгонки сигнала основной частоты, основанный на методе наименьших квадратов, а затем был применен метод уменьшения вейвлет-шума для повышения точности подбора сигнала наименьших квадратов. метод.На основе анализа сигнала вибрации при дисбалансе и оценки системы коленчатого вала был применен метод коэффициента влияния для расчета значения и фазы эквивалентной массы неуравновешенного маховика. Чтобы легко исправить состояние дисбаланса системы коленчатого вала, оборудование для регулировки дисбаланса было разработано на основе конструкции маховика. Балансирующий эффект системы динамической балансировки поля, разработанной для большого дизельного двигателя, был подтвержден натурными экспериментами.

1.Введение

Большой дизельный двигатель является важным генерирующим и энергетическим оборудованием судов. На практике, неуравновешенная масса системы коленчатого вала может возникать и выходить за пределы допустимого диапазона, на которую влияют такие факторы, как точность обработки, точность установки, износ и деформация и т. Д. Сильная неуравновешивающая вибрация системы коленчатого вала может быть вызвана неуравновешенной массой системы коленчатого вала, которая может нарушить стабильность работы дизельного двигателя, а затем ухудшить состояние износа среди механизмов.Поэтому следует применять подходящий метод балансировки, чтобы уменьшить неуравновешивающую массу и неуравновешивающую вибрацию системы коленчатого вала.

Уравновешивающий объект системы коленчатого вала дизельного двигателя включает в себя возвратно-поступательную силу инерции и силу инерции вращения. Как правило, в дизельном двигателе устанавливается специальный балансировочный механизм для уравновешивания возвратно-поступательной силы инерции. В 1911 году технология двухвального баланса была изобретена Ланчестером [1]. В 2002 году Ishikawa et al. Разработали систему балансирных валов мирового класса для двигателя 2AZ-FE.с использованием пластмассовых шестерен впервые. Надежность была достигнута за счет разработки оптимальных ударопоглощающих характеристик высокопрочной смолы [2]. В 2007 г. Fan et al. Предложили новую концепцию метода балансировки «толстый-тонкий двойной вал» для 4-цилиндрового дизельного двигателя. [3]. В 2009 году Сольферино предложил двигатель внутреннего сгорания с коленчатым валом и первым и вторым уравновешивающими валами, которые приводились от одного к другому посредством зубчатой ​​передачи, в качестве односторонней системы натяжения, применяемой к гибкому приводу, проходящему между коленчатым валом двигателя и первым из валов. балансирные валы [4].В 2015 году Sajdowitz et al. описана система уравновешивания для одноцилиндрового двигателя, уравновешивающий вал которой включает в себя первичный уравновешивающий вал для первого типа сил и по меньшей мере один вторичный уравновешивающий вал для второго типа сил [5].

Противовесы обычно используются для уравновешивания силы инерции вращения, а методы компоновки противовесов включают метод секционированной балансировки, метод интегральной балансировки и метод нерегулярной балансировки. В 2000 г. Сан и Фанг применили метод смещения центра масс для изучения характеристик балансировки двигателя внутреннего сгорания [6].В 2007 г. Sun et al. Применили балансировочный механизм скользящего типа для изучения и анализа характеристик балансировки одноцилиндрового дизельного двигателя. [7]. В 2009 году влияние массы и положения противовеса на нагрузку на коренные подшипники и напряжение изгиба коленчатого вала рядного шестицилиндрового дизельного двигателя было исследовано с помощью программы моделирования многотельных систем ADAMS Йилмазом и Анласом [8]. В 2009 году модель, состоящая из коленчатого вала, шатуна и поршня, была представлена ​​Янгом и др. разделить возвратно-поступательную массу и вращающуюся массу узла шатуна на основе моделирования динамики множества тел [9].В 2011 году Лю и Хьюстон представили набор формул для определения веса колец, необходимого для балансировки коленчатых валов шестицилиндровых двигателей V60 градусов [10]. В 2012 году Ким и др. Представили оптимальную концептуальную конструкцию уравновешивающего вала. путем определения местоположения дисбаланса и опорного подшипника [11]. В 2012 году Карабулют разработал динамическую модель с тремя степенями свободы для двухцилиндрового четырехтактного двигателя, которая позволила одновременно обрабатывать поршнево-коленчатый механизм и блок цилиндров.Было получено простое соотношение для определения положения и массы противовесов, используемых для устранения вертикальной вибрации блока [12]. В 2015 году Huo et al. построил теоретическую модель противовеса передаточного механизма для получения значений противовеса и уравновешенного фазового угла на коленчатом и выходном валах [13]. В 2016 году Ипчи и Карабулут провели сопряженное термодинамическое и динамическое моделирование одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, масса противовеса и его радиальное расстояние были оптимизированы [14].Чтобы изучить баланс двигателя со смещенным коленчатым валом, новое уравнение было получено из традиционного уравнения кинематического анализа системы поршень-кривошип, разработанного Тангом и др. в 2016 г. это было выполнено на 3-цилиндровом двигателе с одним коленчатым валом и избыточным противовесом для расчета фазового соотношения между уравновешивающим валом и противовесом [15].

На практике состояние дисбаланса системы коленчатого вала может измениться при длительной работе дизельного двигателя.Чтобы адаптировать изменение состояния дисбаланса системы коленчатого вала, балансировка поля была предложена Keizai Seminar et al. в 1990-е гг. Основываясь на методе балансировки поля, дисбаланс системы коленчатого вала может быть измерен и скорректирован в поле, а точность балансировки и ее своевременность могут быть обеспечены [16, 17].

2. Метод разделения несимметричного сигнала вибрации

На практике в сигнал вибрации системы коленчатого вала включается множество гармонических и шумовых сигналов.Различные гармонические сигналы представляют разные возбуждающие факторы, а сигнал дисбаланса вибрации относится к компоненту основной частоты, смешанной с общим сигналом вибрации системы коленчатого вала. Чтобы проанализировать состояние дисбаланса системы коленчатого вала, сначала необходимо отделить сигнал вибрации дисбаланса от общего сигнала вибрации. Традиционные методы концентрировались на фильтрации и уменьшении шума на основе преобразования Фурье. Было обнаружено, что компоненты основной частоты других сигналов могут быть перепутаны в отдельном сигнале основной частоты на основе традиционных методов, и эти компоненты основной частоты не могут быть исправлены методом динамической балансировки [18].Чтобы уменьшить взаимные помехи компонентов основной частоты других сигналов, был применен метод наименьших квадратов для подбора сигнала основной частоты несбалансированной вибрации [18].

В соответствии с принципом ряда Фурье, мы выражаем сигнал вибрации системы коленчатого вала следующим образом:

In (1) представляет сигнал вибрации, представляет постоянный член сигнала вибрации, амплитуду и фазу частотная составляющая порядка, соответственно, выражается как и, представляет частоту сигнала основной частоты.Согласно расчету тригонометрической функции, мы получаем

. Мы линеаризуем (2) как

. Связь параметров в (2) и (3) может быть получена в (4) и (5).

Мы принимаем как частоту дискретизации и как длину отсчета; тогда мы можем получить дискретное уравнение (5) в следующем виде:

В соответствии с принципом метода наименьших квадратов мы устанавливаем целевую функцию как

В функции (7), представляет дискретное значение выборочного сигнала.Чтобы взять, соответственно, частную производную функции (7) по, равную нулю, мы получим уравнения в частных производных следующего вида:

Уравнение (8) является линейным нормальным уравнением порядка и может быть решено через уравнение Гаусса Метод исключения PCA. Мы можем вычислить значения параметров, а затем получить значения и решить

. Чтобы проверить точность метода, мы разрабатываем программы моделирования и подбора сигналов на языке Labview. Уравнение сигнала моделирования выражается следующим образом:

В (10) — шумовой сигнал.Чтобы проанализировать эффект подгонки сигнала, в сигнал моделирования добавляются, соответственно, сигнал равномерного белого шума и сигнал периодического случайного шума. Для сравнения амплитуда шумовых сигналов установлена ​​равной 0,4. Сигналы моделирования показаны на рисунке 1.

На основе сигналов на рисунке 1 используется метод наименьших квадратов, соответственно, для подбора компонентов первых трех порядков сигналов моделирования. Результаты подгонки показаны в таблице 1.

Заказы Без сигнала шума Добавлен сигнал равномерного белого шума Добавлен периодический случайный сигнал шума Амплитуда Фаза Амплитуда Фаза Амплитуда Фаза 1 3 30 ° 2.98 29,93 ° 2,66 25,61 ° 2 2 45 ° 1,99 44,73 ° 2,29 37,8214 ° 13 1,21 110,27 ° 1,38 125,84 °

Из таблицы 1 видно, что метод наименьших квадратов может точно подобрать сигнал основной частоты.Но шумовой сигнал мало влияет на точность подгонки; поэтому мы можем использовать подходящий метод фильтрации для уменьшения шумовых помех в практическом применении.

Практика показывает, что сигнал вибрации коленчатого вала дизеля содержит большое количество периодических случайных шумовых сигналов и нестационарных сигналов, в то время как традиционный метод преобразования Фурье имеет большие трудности для обнаружения нестационарных сигналов.

Исследования показали, что гармонический вейвлет-анализ может анализировать нестационарные и сильные шумовые сигналы [19, 20].Более того, гармонический вейвлет имел функцию удержания фазы для каждой гармонической составляющей, что было очень важно для извлечения сигналов вибрации дисбаланса ротора.

Согласно определению вейвлет-преобразования, вейвлет-преобразование сигнала во временной области, связанного с вейвлет-функцией в определенном масштабе, может быть выражено как

Гармоническое вейвлет-преобразование сигнала может быть выражено как

Уравнение (12) было временем гармоническое вейвлет-преобразование домена в масштабах и.и были эквивалентны масштабным коэффициентам гармонического вейвлет-преобразования. Преобразуя уравнение (12) с помощью преобразования Фурье, мы получаем

Уравнение (13) представляло собой гармоническое вейвлет-преобразование в частотной области с масштабами и. Для дискретных сигнальных последовательностей гармоническое вейвлет-преобразование было

. Из (11) — (14) видно, что гармоническое вейвлет-преобразование относительно просто и легко реализовать. После того, как сигнал разложен гармоническим вейвлетом, локальный спектр различных частотных диапазонов уточняется и анализируется, соответственно, в разных слоях разложения и на одном и том же слое.Затем сигнал реконструируется для уменьшения шума. На рисунке 2 показаны сигнал во временной области и спектр мощности до и после фильтрации сигнала, показанного на рисунке 1 (c).

(a) Исходный сигнал и его спектр мощности
(b) Остаточный сигнал и его спектр мощности после уменьшения вейвлет-шума
(a) Исходный сигнал и его спектр мощности
(b) остаточный сигнал и его спектр мощности после уменьшения вейвлет-шума

Из рисунка 2 видно, что метод подавления гармонического вейвлета может фильтровать высокочастотный шумовой сигнал.Следовательно, метод подавления шума гармоническим вейвлетом используется, во-первых, для уменьшения шумового сигнала сигнала во временной области; затем используется метод наименьших квадратов для подбора сигнала основной частоты шумоподавленного сигнала; поэтому точность подбора сигнала может быть значительно улучшена.

Для сравнительного анализа используется метод наименьших квадратов, соответственно, для подбора основных и многочастотных сигналов до и после удаления шума на рисунке 2. Результаты подгонки показаны в таблице 2.

сигнал основной частоты 4 1,114732 902 2 видно, что метод подавления шума гармоническим вейвлетом может значительно улучшить отношение шумов сигнала основной частоты, а затем повысить точность подгонки метода наименьших квадратов к основной частоте и ее гармоническим сигналам более высокого порядка. 3. Устройство системы контроля вибрации и механизма регулировки дисбаланса коленчатого вала большого дизельного двигателя 3.1. Система обнаружения вибрации Маховик является важным элементом системы коленчатого вала дизельного двигателя и соединяется с выходным концом коленчатого вала. Во время работы дизельного двигателя нестационарность и неравномерность частоты вращения коленчатого вала может быть уменьшена с помощью маховика. Исходя из функциональных характеристик маховика, инерция вращения маховика больше, чем у коленчатого вала, поэтому систему коленчатого вала можно рассматривать как систему динамической балансировки с одним лицом. На практике конструкция системы коленчатого вала очень компактна, и устанавливать бесконтактный датчик непосредственно для измерения сигнала вибрации коленчатого вала неудобно. Следовательно, неуравновешенная вибрация системы коленчатого вала исследуется путем непосредственного контроля состояния вибрации маховика в бумаге. Принцип измерения сигнала показан на рисунке 3. На рисунке 3 вихретоковый датчик используется для измерения сигналов радиального вибрационного смещения маховика, а фотоэлектрический датчик используется для измерения опорного сигнала.Каждый сигнал сбора данных датчика связан с картой сбора сигнала через высокопроизводительный экранированный кабель. Наконец, сигналы каналов собираются с помощью программного обеспечения и анализируются на компьютере. В ходе анализа сигнала вибрации положение нарастающего фронта первого импульсного сигнала в опорном сигнале принимается за опорную нулевую точку. 3.2. Механизм регулировки дисбаланса Механизм регулировки дисбаланса предназначен для пробного веса и коррекции вектора дисбаланса системы коленчатого вала.Чтобы не изменять структуру шпиндельной системы дизельного двигателя, механизм регулировки дисбаланса сконструирован, как показано на Рисунке 4. (a) Корректирующий механизм (b) Корректирующий механизм (a) Корректирующий механизм (b) Корректирующий принцип Механизм основан на маховике на выходе из коленчатый вал. Просверливаются четыре позиции и нарезаются резьбы в радиальном направлении под 0 °, 90 °, 180 ° и 270 ° маховика.На каждое отверстие устанавливается длинный болт. На каждом длинном болте установлены три гайки, из которых гайка 2 используется для фиксации длинного болта с маховиком, а гайка 3 — для регулировки и фиксации радиального дисбаланса длинного болта. Когда четыре радиальных положения гайки 3 отрегулированы должным образом, вектор дисбаланса системы коленчатого вала может быть отрегулирован на 360 °. Если эквивалентный вектор дисбаланса системы коленчатого вала принят как и радиальные эквивалентные векторы дисбаланса при 0 °, 90 °, 180 ° и 270 ° маховика заданы как,, и, (15) можно получить на основе вектора принцип синтеза и механизма баланса. И тогда уравнение амплитуды (16) и уравнение фазы (17) могут быть получены на основе (15). На основании (16) и (17) могут быть вычислены требуемые корректирующие векторы, а также оси — и — корректирующего устройства. 4. Расчет корректирующего вектора на основе метода коэффициента влияния Коэффициент влияния может быть определен как изменение вибрации дисбаланса в точке измерения при воздействии дисбаланса устройства на поверхность пробного груза. Метод динамической балансировки коэффициента влияния по сути является экспериментальным.Принцип и процесс метода одностороннего коэффициента влияния описываются следующим образом. Отрегулируйте частоту вращения коленчатого вала в соответствии со скоростью балансировки, измерьте вибрацию маховика и опорный сигнал без пробного груза и извлеките начальную неуравновешенную вибрацию коленчатого вала, как и уравновешивающую скорость в качестве основной частоты. Между тем, начальный дисбаланс системы коленчатого вала, эквивалентный маховику, принимается равным. Отрегулируйте эквивалентный вектор дисбаланса корректирующего механизма, а синтетический вектор дисбаланса системы коленчатого вала и корректирующий вектор принимается равным.Отрегулируйте частоту вращения коленчатого вала в соответствии со скоростью балансировки, после чего можно будет измерить и извлечь вектор дисбалансной вибрации (принимаемый как) системы коленчатого вала. Векторные диаграммы и показаны на рисунке 5. Из геометрического соотношения на рисунке 5 можно получить следующие уравнения. Исходя из определения коэффициента влияния, амплитудный коэффициент влияния неуравновешенной вибрации показан в Более того, угол запаздывания фазы неуравновешенной вибрации отстающей точки измерения от вектора коррекции показан в Вышеуказанные параметры являются соответственно, сохраненные как коэффициенты влияния в системе для оценки эквивалентного дисбаланса системы коленчатого вала. Установить измеренные сигналы неуравновешенной вибрации системы коленчатого вала как; тогда эквивалентный дисбаланс на маховике системы коленчатого вала может быть рассчитан по следующим уравнениям: На основании результатов расчета отрегулируйте эквивалентный корректирующий вектор механизма регулировки равным, и тогда вектор дисбаланса системы коленчатого вала может быть скорректирован. На основе приведенного выше анализа этапы применения технологий динамической балансировки в полевых условиях резюмируются следующим образом для системы коленчатого вала большого дизельного двигателя. Шаг 1. Подходящий корректирующий механизм должен быть разработан для испытания пробным весом и регулировки дисбаланса. Подходящий метод обнаружения должен быть разработан для измерения вибрации и опорных сигналов системы коленчатого вала. Шаг 2. Выбирается испытательная скорость системы коленчатого вала, а затем посредством серии экспериментов собираются вибрационные и опорные сигналы точек мониторинга. Шаг 3. Измеренные сигналы вибрации фильтруются методом гармонического вейвлет-шума. Шаг 4. Метод наименьших квадратов используется для подгонки амплитуды и фазы сигнала основной частоты шумоподавленного сигнала, а затем фактическая фаза сигнала основной частоты может быть вычислена, комбинируя с опорным сигналом. Шаг 5. На основе принципа и процесса метода одностороннего коэффициента влияния, коэффициент влияния между корректирующим механизмом и системой коленчатого вала можно проверить и рассчитать в соответствии с шагами 2–4. Шаг 6. Отрегулируйте синтетический вектор дисбаланса корректирующего механизма, равный нулю, и проверьте фактические значения фазы и амплитуды колебаний системы коленчатого вала, после чего корректирующий вектор может быть вычислен с помощью метода коэффициента влияния. Шаг 7. Синтетический вектор дисбаланса корректирующего механизма должен быть настроен равным корректирующему вектору. Шаг 8. Проводятся эксперименты с вибрацией для проверки эффекта балансировки. 5. Экспериментальный анализ На основе принципа мониторинга и измерения вибрации, показанного на Рисунке 3, изображение полевых измерений показано на Рисунке 6. На основе вышеуказанного экспериментального принципа и процедуры корректирующий вектор сначала настраивается на ноль в механизме регулировки. И установите экспериментальную скорость дизельного двигателя равной 300 об / мин, частоту дискретизации 1000 Гц и длину выборки 1000 точек, затем измеряются сигналы вибрации и опорные сигналы точек измерения, как показано на рисунке 7. (a) Начальный сигнал вибрации системы коленчатого вала (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала (a) Начальный сигнал вибрации системы коленчатого вала (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала Из рисунка 7 видно, что амплитуда контролируемого сигнала больше. По сравнению с опорным сигналом, основные частотные характеристики сигнала вибрации в точке измерения очевидны, что указывает на то, что вектор дисбаланса больше в системе коленчатого вала дизельного двигателя.Чтобы повысить точность разделения несбалансированных вибрационных сигналов, сначала используется метод подавления гармонического шума для уменьшения шумового сигнала, показанного на рисунке 7. Сигналы контрастируются, как показано на рисунке 8, до и после подавления шума. (a) Исходный сигнал вибрации системы коленчатого вала (b) Сигнал остаточной вибрации после уменьшения вейвлет-шума (a) Исходный сигнал вибрации системы коленчатого вала (b) Сигнал остаточной вибрации после уменьшения вейвлет-шума Как показано на рисунке 8, кривая сигнала после уменьшения шума является относительно гладкой, что указывает на то, что большая часть шумовых сигналов была отфильтрована. Метод наименьших квадратов используется для подбора сигнала основной частоты из шумоподавленного сигнала, и результат подгонки показан следующим образом. Для расчета коэффициента влияния системы вектор неуравновешенности пробного груза устанавливается равным = 436 г ·. При экспериментальной частоте вращения измеряются неуравновешенные сигналы вибрации и эталон системы коленчатого вала, как показано на Рисунке 9. (a) Сигнал вибрации системы коленчатого вала после пробной массы (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала (a) Сигнал вибрации системы коленчатого вала после пробного груза (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала Для уменьшения шумового сигнала на Рисунке 9 использовался метод подавления гармонических шумов; затем метод наименьших квадратов был использован для подбора сигнала основной частоты для получения сигнала несбалансированной вибрации системы коленчатого вала следующим образом: В соответствии с принципом коэффициента влияния коэффициент влияния плоскости коррекции относительно точки измерения может быть вычисляется как Принимая начальную неуравновешенную вибрацию шпинделя в качестве цели коррекции, корректирующий вектор корректирующей поверхности вычисляется как В соответствии с результатом вычисления корректирующего вектора, отрегулируйте корректирующий вектор механизма регулирования, перезапустите дизельного двигателя на экспериментальную частоту вращения, а затем обнаруженный сигнал вибрации системы коленчатого вала дизеля показан на рисунке 10. (a) Сигнал остаточной вибрации системы коленчатого вала (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала (a) Сигнал остаточной вибрации системы коленчатого вала (b) Опорный сигнал системы коленчатого вала По сравнению с сигналом на рис. 7, амплитуда сигнала вибрации на рис. 10 заметно уменьшается, а шумовой сигнал очевиден. Гармонический вейвлет-шумоподавитель и метод наименьших квадратов используются для получения вибрационного сигнала основной частоты на рисунке 10, который равенОстаточная дисбалансная вибрация мала, что указывает на эффективность динамической балансировки. 6. Выводы Точное извлечение неуравновешенных сигналов вибрации системы коленчатого вала является предпосылкой динамической балансировки. Анализ моделирования показывает, что метод наименьших квадратов может точно соответствовать основной частоте и сигналу удвоения частоты более высокого порядка в сигнале вибрации, но шумовой сигнал в сигнале вибрации имеет некоторое влияние на точность аппроксимации метода наименьших квадратов. Метод подавления гармонического вейвлет-шума лучше выполняет функцию «фазовой синхронизации». Гармонический вейвлет используется для уменьшения шумового сигнала вибрационного сигнала, который не влияет на фазу сигнала основной частоты. Следовательно, комбинирование гармонического вейвлет-шумоподавления с методом наименьших квадратов может повысить точность подгонки сигнала основной частоты. Анализ моделирования показывает превосходство этого метода в статье. Исходя из структурных характеристик системы коленчатого вала большого дизельного двигателя, вектор дисбаланса системы коленчатого вала дизеля может быть эквивалентен маховику.В этой статье метод обнаружения вибрации и механизма регулировки дисбаланса разработан на основе маховика, после чего динамический баланс поля может быть реализован в системе коленчатого вала дизеля. Результаты экспериментов показывают, что метод динамической балансировки поля позволяет эффективно снизить амплитуду колебаний маховика. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи. Благодарности Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№51605332), Фонды науки и технологий муниципальной комиссии по образованию Тяньцзиня (№ JWK1717) и План обучения инновационных групп университетов и колледжей Тяньцзиня (№ TD12-5043). Краткое руководство по балансировке коленчатого вала мотоцикла I. Введение Балансировка важна для каждой вращающейся части машины, такой как бак в бытовой стиральной машине или колесо вашего автомобиля или мотоцикла, и это относится также к коленчатому валу двигателя вашего мотоцикла. Эта статья познакомит вас с различными аспектами балансировки коленчатого вала. II. Какова функция коленчатого вала? Вы знаете, что двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение ваш мотоцикл, имеет поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и прикреплен к узкому концу шатуна. Другой конец шатуна (большой конец) соединен с коленчатым валом, и коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Современные коленчатые валы обычно изготавливаются из цельных поковок, однако могут быть одноцилиндровые коленчатые валы, состоящие из трех или более деталей. Заросший коленчатый вал может быть легко идентифицирован, поскольку его шатун обычно представляет собой цельную конструкцию по сравнению с раздельным шатуном, используемым в кованом коленчатом валу. Коленчатый вал состоит из следующих частей: коренная шейка, шатун, шейка кривошипа и противовесы. III. Краткая история балансировки коленчатого вала Двигатель мотоцикла, включая коленчатый вал, был сбалансирован на заводе, однако балансировка может быть нарушена из-за потери веса компонентов или замены поршня, шатуна и т. Д.Езда на мотоцикле с разбалансированным коленчатым валом — неприятное занятие. Балансировка коленчатого вала мотоцикла сопряжена с множеством проблем, и вы никогда не сможете нейтрализовать все силы дисбаланса, действующие на коленчатый вал. Двигатель вашего мотоцикла производит вибрацию от двух источников, а именно. дисбаланс из-за вращающихся частей (вращающийся дисбаланс) и дисбаланс из-за возвратно-поступательного веса (поршень, поршневые кольца, малый конец шатуна и т. д.). Когда вы думаете о балансировке коленчатого вала, важно знать его конструкцию и особенности, а именно.каково назначение противовеса на коленчатом валу. Назначение противовесов коленчатого вала — компенсировать силы, создаваемые вращающимися и совершающими возвратно-поступательное движение массами (дисбаланс). Обычно это делается путем удаления материала с противовесов коленчатого вала. Для того, чтобы коленчатый вал был идеально сбалансирован во время вращения, сумма всех сил, действующих на него (силы, в зависимости от его направления, могут быть положительными или отрицательными), должна быть приблизительно равна нулю. Когда вес и расположение противовеса являются точными и правильными для компенсации дисбаланса вращения и возвратно-поступательного движения, коленчатый вал уравновешивается. Однако, если вес противовеса превышает требуемый, балансировку необходимо выполнять путем сверления или фрезерования лишнего веса. А если вес противовеса меньше требуемого, то при балансировке может быть добавлен необходимый вес. Обычно для этого просверливают отверстие в правильном месте и закупоривают его более плотным и тяжелым материалом, чем материал коленчатого вала. IV. Преимущества балансировки коленчатого вала Коленчатый вал является одним из основных компонентов двигателя мотоцикла, и балансировка коленчатого вала важна для плавного хода мотоцикла. Идеально сбалансированный коленчатый вал может повысить производительность вашего мотоцикла и двигателя, сделав при этом вашу поездку без вибраций и комфортной. Преимущества идеально сбалансированного коленчатого вала — это мощный двигатель, повышенная эффективность двигателя и снижение вибрации. В. Виды балансировки Конструкторы стремятся сделать свои спроектированные компоненты и узлы как можно более симметричными, чтобы они работали бесперебойно во время своей работы, однако на практике это может оказаться невозможным. Следовательно, каждый вращающийся компонент (например, наш коленчатый вал) имеет несимметричный вес вокруг своей оси вращения. Эти асимметричные веса вызывают дисбаланс, что приводит к вибрации. Балансировку компонента можно выполнить двумя способами. (i) статическая балансировка и (ii) динамическая балансировка . Статическая балансировка — это простейшая форма балансировки компонента. Когда компонент катится вокруг своей оси, могут произойти две вещи. (i) компонент останется неподвижным, не зависит от его углового положения вращения или (ii) компонент катится, а затем переходит в стационарное положение (опираясь на самое тяжелое угловое положение). место) . Компонент в ситуации может быть (i) в статическом сбалансированном состоянии, или (ii) в статическом неуравновешенном состоянии .Компонент можно статически уравновесить, удалив материал из самого тяжелого места или добавив подходящий вес в районе 180º к самому тяжелому месту. Статическая балансировка может выполняться только в одной плоскости . Динамическая балансировка выполняется путем вращения компонента на динамическом балансировочном станке. Скорость вращения может быть рабочей скоростью компонента или меньше. Балансировочный станок обнаруживает дисбаланс и сообщает количество материала, который нужно удалить или добавить, и его местоположение.Динамическая балансировка может выполняться в двух плоскостях. Динамически сбалансированный компонент всегда будет иметь статический баланс, однако обратное неверно. Следовательно, статическая балансировка может улучшить производительность машины, однако она никогда не может устранить полный дисбаланс. Кроме того, результат статической балансировки зависит от навыков и опыта человека, выполняющего ее. VI. Статическая балансировка коленвала Теоретическое значение Подгонка значения начального сигнала Значение ошибки Подгонка значения обозначенного сигнала Амплитуда ошибки 3 2,6637 0,3363 3,0449 0,0449 Фаза сигнала основной частоты 30 25.6087 4,3913 28,3062 1,6938 Амплитуда сигнала частоты второй гармоники 2 2,2977 0,2977 1,9665 0,0335 1,9665 0,0335 фаза второй гармоники 37,8548 7,1452 47,7221 2,7221 Амплитуда сигнала частоты третьей гармоники 1,2 1.3839 0,1839 1,2967 0,0967 Фаза сигнала частоты третьей гармоники 110 125,842 15,8421 108,827 Статическая балансировка коленчатого вала мотоцикла требует навыков и опыта.Если вы пытаетесь выполнить статическую балансировку коленчатого вала мотоцикла, воспользуйтесь помощью и руководством опытного механика, имеющего опыт работы в этой области. Сборка неправильно сбалансированного коленчатого вала на двигатель мотоцикла небезопасна и может привести к серьезным повреждениям / несчастным случаям. Кроме того, всегда лучше использовать динамическую балансировку коленчатого вала. Для выполнения статической балансировки коленчатого вала вам понадобится набор прецизионных весов и приспособление для поддержки свободного вращения коленчатого вала.Вы можете поддерживать коленчатый вал на параллельных рельсах или на наборе перекрывающихся роликов, а если у вас есть доступ к токарному станку, вы можете установить коленчатый вал между центрами передней и задней бабок. Вы можете использовать параллельные рельсы только для коленчатых валов, которые имеют валы одинакового диаметра с обеих сторон. Обычно уравновешивают коленчатый вал, используя грузы, равные весу вращающейся массы, добавленной к 50% веса возвратно-поступательной массы. Этот метод обычно достаточно хорошо работает с большинством двигателей мотоциклов. Однако многие факторы не учитываются, а именно. различные обороты двигателя, сила, прикладываемая к коленчатому валу во время рабочего хода, длина шатуна, трение подшипников, качающиеся пары и т. д. Следовательно, балансировка коленчатого вала всегда является компромиссом. И всегда рекомендуется использовать динамическую балансировку. Статическая балансировка с некоторой долей успеха возможна только для одноцилиндрового, вертикального двойного двигателя на 360 градусов и мотоциклетного двигателя V-образного типа. Этапы статической балансировки коленчатого вала (одноцилиндровый двигатель) Шаг 1 : Взвесьте детали, совершающие возвратно-поступательное движение, а именно.поршень, поршневые кольца, поршневой палец, замки и малый конец шатуна на прецизионных весах и запишите их. Вам понадобится простое приспособление, чтобы взвесить малый / большой конец шатуна. Вам не нужно взвешивать большой конец шатуна и его подшипник, так как вы выполняете статическую балансировку коленчатого вала с установленным на нем шатуном. Шаг 2 : Общий вес поршня, поршневых колец, стопоров и поршневых пальцев = X грамма. Масса малого конца шатуна = Y грамма. Тогда возвратно-поступательный груз, который будет использоваться для статической балансировки, скажем, R = коэффициент балансировки, умноженный на (X + Y). Фактор баланса — это коэффициент, рассчитываемый людьми, имеющими опыт работы в этой области, и обычно принимается равным 50 процентов (но это может варьироваться). Следовательно, в нашем случае R = 50 процентов от ( X + Y ). Шаг 3 : Тем не менее, мы выполняем статическую балансировку коленчатого вала с установленным на нем шатуном, включая малый конец шатуна. Следовательно, чтобы получить фактический вес, который будет использоваться для статической балансировки, мы должны вычесть вес малого конца шатуна из R . Это означает, что фактический вес, который нужно добавить, равен = R минус вес малого конца шатуна. Допустим, этот фактический вес составляет A . Шаг 4 : Установите коленчатый вал и шатун в сборе на зажим параллельной направляющей. Убедитесь, что две направляющие параллельны и находятся в одной плоскости. Теперь нам нужно прикрепить груз A к малому концу шатуна. Можно сделать проволочный крючок (тип S ) и прикрепить к нему гайки, шайбы и втулки. Общий вес S-образного крюка с гайками, шайбами ​​и т. Д. Должен быть равен A грамма. Шаг 5: Подвесьте проволочный крючок с грузами ( A грамма) к узкому концу. Если коленчатый вал вашего мотоцикла сбалансирован с правильным коэффициентом, то коленчатый вал не будет проявлять никакой тенденции к вращению и останется неподвижным в любом положении, в котором вы его катите.Однако при дисбалансе тяжелая сторона скатится вниз. Тяжелая сторона обычно — это противовесы на коленчатом валу. Шаг 6 : Обычной практикой является удаление материала с более тяжелой стороны путем добавления веса, и хотя это можно сделать, это непрактично. Удаление материала обычно производится путем сверления. Многие коленчатые валы закалены, поэтому вам может потребоваться твердосплавное сверло. Если вы не уверены, что один противовес коленчатого вала тяжелее другого, обычной практикой является удаление одинакового количества материала с каждого из противовесов (это минимизирует качающиеся пары). Шаг 7 : Повторите шаги 5 и 6 и убедитесь, что коленчатый вал статически сбалансирован. Часто статическая балансировка выполняется путем добавления расчетного веса боба на шатунную шейку для имитации вращающейся массы на головке шатуна и процента от возвратно-поступательной массы. Этот груз должен быть симметрично размещен на оси шатунной шейки, чтобы обеспечить надлежащие результаты, и для крепления груза на шатунной шейке имеются специальные болтовые зажимы. Вы должны использовать аналогичный метод для статической балансировки многоцилиндровых двигателей мотоциклов.Дополнительные моменты, которые необходимо учитывать при статической балансировке многоцилиндровых двигателей: (i) рассмотреть все цилиндры для расчета возвратно-поступательной массы , (ii) поршневые кольца и поршневые пальцы многоцилиндров. могут не сильно различаться по своему весу, однако, поскольку поршень изготовлен из литого или кованого материала, может быть различие в их весе (вы должны быть осторожны, поскольку поршень является критическим компонентом), и (iii) сравните веса шатунов (вес шатуна на малом конце и большом конце должен быть примерно одинаковым). VII. Динамическая балансировка коленвала Боб-вес При динамической балансировке коленчатого вала на динамической балансировочной машине это невозможно с собранными на нем деталями, совершающими возвратно-поступательное движение. Однако вы не можете отказаться от возвратно-поступательных деталей. Решением для этого является моделирование деталей, которые не могут быть собраны с коленчатым валом во время динамической балансировки. Этот расчетный вес называется « bob-weight ». После того, как вы рассчитали вес боба, грузы, эквивалентные весу боба, могут быть прикреплены болтами к шейке (шатунам) коленчатого вала (шатунной шейке) для имитации веса частей, совершающих возвратно-поступательное движение, во время динамической балансировки. Расчет веса боба для двигателя 90º V-Twin (цифры в таблице случайные) Поршень — 395 граммов Большой конец шатуна — 398 граммов Поршневой палец — 102 грамма Малый конец шатуна — 159 граммов Замки — 2 грамма Подшипники — 38 граммов Поршневые кольца — 27 граммов Вы, должно быть, заметили, что вес шатуна разделен на две части: малый конец и большой конец.Это связано с тем, что малый конец соединен с поршнем и совершает возвратно-поступательное движение, а большой конец соединен с коленчатым валом и имеет вращательное движение. Разделенный вес шатуна взвешивается с помощью приспособления. Приспособление помогает вам поддерживать больший конец, взвешивая меньший конец, и наоборот. После раздельного взвешивания малого и большого конца вы можете взвесить весь шатун. Вес двух грузов должен быть равен общему весу шатуна. Расчет веса боба Шатун (большой конец) 398 Поршень 395 Подшипники 38 Поршневой палец 102 Итого 436 Замки 2 Количество шатунов на ход x2 Поршневые кольца 27 Всего 872 Шатун (малый конец) 159 Нефть 6 Итого 685 Вращающийся вес 878 Количество поршней / ход x2 Фактор возвратно-поступательного движения 685 Возвратно-поступательный вес 1370 Bob-weight 1563 Times 50% x50% Фактор возвратно-поступательного движения 685 Вес противовесов коленчатого вала должен быть равен сумме 100% вращающихся масс и 50% возвратно-поступательных масс.Вам необходимо взвесить все соответствующие компоненты на точных весах. Добавляются дополнительные 5-10 граммов, чтобы учесть вес смазочного масла. Большой конец шатуна и его подшипники вращаются вокруг коленчатого вала, и они считаются вращающейся массой. Во время процесса балансировки грузик (-ы) прикручивается (-ы) к шейке (-ам) шатуна. После того, как вы зажали грузик на шейке шатуна, балансировочный станок раскручивает коленчатый вал со скоростью около 750 об / мин, и когда вращение коленчатого вала прекращается, на цифровом дисплее балансировочного станка отображается количество груза (добавляемого или удалено) и его местонахождение.Процесс балансировки продолжается до тех пор, пока остаточный дисбаланс не станет незначительным. VIII. Вывод Обсуждение в предыдущих параграфах очень ясно показывает важность балансировки коленчатого вала вашего мотоцикла. Балансировка коленчатого вала важна, потому что каждый мотоциклист хочет плавной езды. СЕКРЕТОВ БАЛАНСА ДВИГАТЕЛЯ — журнал Motor Sport СЕКРЕТЫ БАЛАНСА ДВИГАТЕЛЯ — продолжение. За исключением маховика, который при точной обработке редко выходит из равновесия, единственным вращающимся элементом со значительной инерцией является коленчатый вал.Центробежная сила, создаваемая одноходовым коленчатым валом при вращении со значительной скоростью, передается на картер и имеет тенденцию создавать напряжения, которые, если их не противодействовать, могут вызвать очень сильные вибрации. Чтобы избежать таких нагрузок, одноходовой коленчатый вал должен быть уравновешен с помощью противовесов, проходящих радиально в противоположном направлении от ходов, и таких пропорций, чтобы при опоре его главными шейками на опоры режущей кромки он оставался в любом положении в который он размещен.Другими словами, его статическая балансировка правильная, но здесь мы сталкиваемся с одной из фундаментальных проблем балансировки двигателя, которая возникает из-за разницы между статической и динамической балансировкой вращающихся частей. В конце концов, там, где двигатель призван развивать максимальную мощность на высоких оборотах, динамический баланс является более важным, и многие производители двигателей настаивают на том, чтобы их коленчатые валы были с правильным динамическим балансом, скажем, при 2500 об / мин, даже при L000. р.вечера. он может быть немного разбалансирован. Выдвигаемый аргумент состоит в том, что на низких оборотах двигателя подшипники способны противостоять любой возможной деформации из-за несовершенного баланса, но на высоких скоростях ничто иное, как совершенство, не даст максимальной эффективности. Влияние конструкции кривошипа на баланс. При симметричной конструкции четырехходового коленчатого вала можно было бы предположить, что не возникнет особых трудностей в достижении статического и динамического баланса в равной степени, но на практике это случается редко, поскольку скорость вращения поднимается, нет ничего, что могло бы предотвратить определенное искажение между полотнами.Если не предусмотрены балансировочные противовесы или удлиненные перемычки, приходится выбирать между статической балансировкой, когда коленчатый вал неподвижен, или динамической балансировкой, когда он вращается, единственное испытание последнего выполняется с помощью балансировочного станка. Действие балансира кривошипа. Балансир коленчатого вала состоит из трубчатого основания, установленного на подходящих опорах, одна из которых служит корпусом для электродвигателя, приводящего в движение вал, идущий параллельно трубчатому основанию.Вертикальные опоры, на которых устанавливается проверяемый коленчатый вал, регулируются в поперечном направлении для размещения коленчатых валов различных размеров, а на их верхних концах установлены ролики для установки шейки коленчатого вала. Ремень проходит через одну из главных шейек, как показано, и когда двигатель запускается, коленчатый вал вращается, его скорость вращения регулируется переключателем сопротивления. Теперь, если коленчатый вал выходит из равновесия, его вибрация будет влиять на вертикальные опоры, которые могут свободно вибрировать в определенных пределах, это движение четко обозначено стрелкой, работающей над шкалой на каждой из вертикальных опор.Таким образом, при первом испытании мы можем обнаружить, что коленчатый вал, который был подвергнут механической обработке, значительно разбалансирован, и, кроме того, создает возможность Отмеченные вибрации в двигателе, для которого он предназначен, в случае неисправности стали бы причиной чрезмерного износа подшипников. Использование стрелок, установленных на балансировочном станке, может быть оценено при испытаниях уравновешенных и неуравновешенных коленчатых валов. В последнем случае указатели будут сильно мигать на скоростях всего 250 r.вечера, но после завершения процесса балансировки частота вращения коленчатого вала может быть увеличена до 2000 об / мин. не вызывая ни малейшего движения указателя. Хотя обороты двигателя часто намного превышают последнюю цифру, нет практической необходимости сильно беспокоиться о балансировке коленчатого вала для максимальной скорости вращения, поскольку опыт показывает, что если баланс правильный при примерно 2500 об / мин. вал будет довольно устойчиво вращаться на более высоких скоростях; при условии, конечно, что он обладает достаточной жесткостью, чтобы противостоять естественной деформации, создаваемой центробежной силой. Метод коррекции баланса коленчатого вала. Несмотря на все усовершенствования балансировочных машин, не было разработано никакого метода устранения определенного количества «проб и ошибок» при исправлении неточных коленчатых валов. Мерцание указателей покажет степень дисбаланса обрабатываемого вала, и оператор затем начинает привязывать небольшие свинцовые грузы к различным частям бросков, пока не будет обеспечен правильный баланс при проверке вала на машине. .Может потребоваться несколько попыток определения правильного положения и веса добавленных таким образом выводных частей, но после того, как это будет сделано, может быть получен правильный баланс путем удаления металла, соответствующего по весу выводным частям, в положениях, противоположных тем, в которых были прикреплены пробные грузы. Балансировка маховика. Как упоминалось ранее, при правильной обработке маховик не должен сильно выходить из равновесия; но любопытно наблюдать за количеством случаев, когда обнаруживается отсутствие балансировки маховика.. Я недавно встречал довольно много двигателей, в которых баланс маховика мог быть доведен до совершенства только путем уменьшения веса на фунт, причем неисправность была вызвана несовершенной обработкой Балансировка двигателя , часть 1 — Балансировка Eaton «Введение в балансировку двигателя» Тед Итон Хотя термины «спроектированный и сбалансированный» обычно являются синонимами любого вида повышения производительности двигателя, следует отметить, что эти два термина полностью различаются по отношению к их предполагаемым функциям и обычно выполняются независимо друг от друга. В то время как «чертеж» конкретно нацелен на соответствие двигателей, допуски, объемы и / или настройки, «баланс» имеет дело с физикой достижения вращающейся массы, которая наиболее способствует передаче максимально возможной потенциальной мощности на маховик двигателя. вместо того, чтобы растрачивать его впустую в пределах блока. Путем устранения вибрации или гармоник, снижающих мощность, которые могут быть вызваны состоянием дисбаланса, мощность или крутящий момент, которые обычно рассеиваются через главные подшипники двигателя и в блок, могут вместо этого быть перенаправлены на приводной конец коленчатого вала пропорционально степень уравновешивания вращающейся массы.Проще говоря, чем лучше баланс, тем больше потенциальная мощность, которую можно увидеть на маховике. Для водителя автомобиля со сбалансированным двигателем это просто физически более плавный двигатель с улучшенным ускорением. Физику балансировки можно разделить на два типа дисбаланса: статический и динамический. Статический дисбаланс проявляется в виде максимального дисбаланса в одной области или плоскости вдоль самой внешней поверхности вращающейся оси. С другой стороны, вращающаяся часть может находиться в идеальном состоянии статического баланса, но может значительно отклоняться при проверке ее динамического баланса.Если наблюдается вибрация, статический дисбаланс — это сила, которая, скорее всего, ощущается, но динамический дисбаланс также может присутствовать в зависимости от длины вращающейся массы. Даже когда физическая вибрация не ощущается, динамический дисбаланс может присутствовать в достаточно серьезной степени, чтобы быть весьма разрушительным или ограничивать мощность, хотя никакая дрожь или вибрация физически не очевидны. Статический дисбаланс может быть обнаружен в любой вращающейся части, независимо от длины вдоль ее оси вращения, но динамический дисбаланс становится более значительным по мере увеличения длины вращающихся частей вдоль ее оси вращения.Очень узкие вращающиеся детали, такие как маховики, не будут демонстрировать значительного динамического дисбаланса, но могут быть хорошими примерами статического дисбаланса. Более длинный элемент, такой как коленчатый вал, может не демонстрировать статических признаков дисбаланса, но может значительно отличаться при рассмотрении его динамических аспектов. За прошедшие годы для различных конструкций двигателей были установлены правила или передовые методы балансировки двигателей. Эти практики в лучшем случае представляют собой компромисс, связанный с конфликтующими силами, которые пытаются разделить одно и то же физическое пространство, обычно определяемое как вращающаяся или возвратно-поступательная масса.В то время как вращающаяся масса может быть описана как масса, которая перемещается только круговым движением, например, коленчатый вал или большие концы шатуна, возвратно-поступательной массой будут те компоненты, которые прикреплены к коленчатому валу, но перемещаются в заранее заданном некруглом движении, таком как поршни или концы шатуна. Возвращаясь к конфликтующим силам, шатун не имеет четкой линии, отделяющей возвратно-поступательную массу от вращающейся массы из-за того, что область стержня между пальцем запястья и пальцем кривошипа проявляет черты как возвратно-поступательной, так и вращающейся массы. .Поскольку эта промежуточная область приближается к шейке кривошипа, она демонстрирует больше характеристик вращающейся массы, чем возвратно-поступательного движения; аналогично, когда эта же область приближается к булавке на запястье, она проявляет больше характеристик возвратно-поступательного движения, чем вращения. По этой причине, чем больше ход штока и / или кривошипа, тем больше неоднозначность. Эта неоднозначность и способы ее компенсации будут рассмотрены в одной из следующих статей этой серии. Для точной балансировки двигателя необходимо учитывать все детали вращающегося узла.Список этих деталей будет включать коленчатый вал, гаситель гармоник или переднюю ступицу, маховик, диск сцепления и нажимной диск, если используется коробка передач с ручным переключением, шатуны, поршни с их пальцами и соответствующими замками, компрессионные и масляные кольца, шток. подшипники и нижняя шестерня ГРМ. В основном все, что движется или вращается как часть двигателя, за исключением распределительного вала и прикрепленной к нему шестерни. Также стоит задуматься о ременных шкивах и их стопорных болтах. Все работы или модификации станка, включая восстановление штока, обработку купола поршня или предохранительного клапана, а также общее удаление заусенцев или полировку любых внутренних деталей двигателя, должны быть уже выполнены до балансировки сборки, поскольку выполнение этого постфактум только сведет на нет последствия. точной балансировки вращающегося узла. Относя все необходимые детали в любимый магазин для балансировки, важно отметить, что шатуны или поршневые кольца еще не должны устанавливаться на поршни. Точно так же нет необходимости устанавливать стержневые подшипники в шатуны или стержни, установленные на коленчатом валу. Поскольку штоки должны быть сбалансированы по отдельности, они должны быть независимыми или отдельно от поршней. Хотя кольца технически могут находиться на поршнях во время процедуры балансировки, они также должны оставаться снятыми, чтобы гарантировать, что стружка при механической обработке не попала в контактные площадки колец во время любой из выполняемых операций по снижению веса. Операцию балансировки, выполняемую вашим механическим цехом, можно разделить на две основные операции; взвешивание и / или согласование взвешивания различных компонентов, а затем вращение и балансировка самого коленчатого вала. В зависимости от конструкции двигателя эти операции могут выполняться в определенном порядке. Большинство двигателей с оппозитными или рядными цилиндрами (т. Е. 4 и 6 цилиндров) обычно не требуют прикрепления груза к шейкам шатунов коленчатого вала перед балансировкой вращения, чтобы имитировать какие-либо компоненты (шатуны, поршни и т. Д.).), которые обычно прикрепляются к коленчатому валу в сборе. Это связано с природой физических сил, прикладываемых с одинаковыми интервалами к этим двигателям и впоследствии одинаково противоположных или противодействующих. С другой стороны, в двигателе с V-образным цилиндром эти силы не применяются с одинаковыми противоположными интервалами, и в зависимости от угла между противоположными цилиндрами требуется установка груза на каждый шатун кривошипа для балансировки, который использует 100% вращающейся массы, но только часть или процент возвратно-поступательной массы для каждого узла поршень / шток.V-образная конструкция с углом 90 °, которая распространяется на большинство обычных двигателей V8, требует наличия груза на каждой шатунной шейке во время балансировки, который представляет не только 100% вращающейся массы, но также стандартное значение 50%, представляющее возвратно-поступательную массу. Даже этот стандартный коэффициент возвратно-поступательного движения может быть изменен для двигателя с V-образной конструкцией 90 ° при особых обстоятельствах. Подробнее об этом в одной из следующих статей этой серии. Есть некоторые операции по балансировке, которые новичок может выполнить в своем собственном магазине, но вращение коленчатого вала лучше всего выполнять тем, кто имеет соответствующее оборудование и опыт.При желании и при номинальной закупке оборудования и материалов для этого поршни и шатуны могут быть независимо взвешены и соответственно облегчены энтузиастом перед отправкой коленчатого вала на балансировку. Показания шкалы в граммах вместе с зажимом для крепления шатуна, который может разделять грузы большого и малого концов, будут минимальными требованиями к оборудованию. Затем нужно просто найти самый легкий поршень, самый легкий вес конца поршневого штока и самый легкий вес вращающегося конца, а также согласовать вес остальных компонентов.Оборудование, используемое для операций по осветлению, будет полностью зависеть от качества планируемой обработки, а также от первоначальной конструкции деталей, которые необходимо облегчить. Для обработки некоторых деталей могут потребоваться специальные инструменты или инструменты, чтобы избежать ущерба или минимизации прочности детали, подлежащей облегчению. Для тех из вас, у кого есть шлифовальный станок, ленточно-шлифовальный станок, сверлильный станок и / или какой-либо фрезерный станок, большинство операций по осветлению будет в пределах вашей досягаемости.Подробнее об этом читайте в следующих статьях. Мы надеемся, что эта серия статей расширит ваше понимание того, как точная балансировка не только увеличивает эффективность двигателя, но в конечном итоге также увеличивает срок службы двигателя за счет снижения внутренней вибрации и неоправданной нагрузки. В следующей статье этой серии мы подробно рассмотрим различия между внешним и внутренним балансом. А пока желаю счастья вождению. Первоначально опубликовано в журнале Y-Block Magazine, июль-август 2004 г., том 11, №4, Выпуск 63 Балансировка двигателя с Томом Либом от Scat Enterprises Балансировка коленчатого вала — это всего лишь балансировка. Когда двигатель работает, существует множество различных сил, работающих друг против друга, которые должны работать в гармонии. К сожалению, многие энтузиасты редко задумываются о процессе балансировки. В конце концов, именно поэтому вы потратили лишние деньги на лучшие детали и использовали опытного производителя двигателей вместо того, чтобы делать это самостоятельно. Но суть в том, что если вы строите двигатель, наличие правильно сбалансированного вращающегося узла должно быть одной из самых важных вещей в вашем списке сборки. Вы можете спросить себя, почему балансировка коленчатого вала так важна, или сказать, конечно, что балансировка кривошипа важна. Хотя это может быть очевидной необходимостью, вы можете не понимать логику, лежащую в основе этого, или много знать о самом процессе балансировки. Вот почему мы сели с Томом Либом, владельцем SCAT Enterprises, чтобы получить некоторое представление о балансировке коленчатого вала. При балансировке коленчатого вала в противовесах можно просверлить отверстия для снятия веса или заполнить их тяжелым металлом для увеличения веса. Базовая конструкция коленчатого вала проста. Сначала посмотрим на журналы. Основные шейки — это места, где коленчатый вал «прикреплен» к блоку, а шейки шатунов — это места, где поршень и шток в сборе прикрепляются к коленчатому валу. Противовесы кривошипа предназначены для компенсации веса штока и поршня при вращении. Эти противовесы — это то место, где достигается баланс. На самом базовом уровне балансировка коленчатого вала сводит к минимуму внутреннюю вибрацию двигателя, но это игра на компромисс. Когда двигатель работает и коленчатый вал вращается, шатун и поршень в сборе совершают возвратно-поступательное движение (перемещаются вверх и вниз). Балансировка коленчатого вала — это управление вращательным и возвратно-поступательным движением. При определении баланса необходимо учитывать оба направления движения. Но как достигается баланс? Обычно это делается путем удаления или добавления металла к противовесам. Но, чтобы обрести равновесие, нужно знать легкий вес. Болты — это фактические грузы, которые прикрепляются к шейкам шатунов коленчатого вала при балансировке, чтобы имитировать вес узла штока и поршня.Когда грузики установлены, кривошип готов к вращению на балансировочном станке. Несмотря на то, что существуют простые формулы для расчета необходимого веса штанги, многие из них не учитываются. Балансировка коленчатого вала — это управление вращательным и возвратно-поступательным движением. Коленчатый вал вращается, а шатун и поршневые узлы совершают возвратно-поступательное движение. Работающий двигатель чрезвычайно динамичен. Из-за этого практически невозможно идеально сбалансировать коленчатый вал.Есть много факторов, которые вступают в игру, когда вы начинаете смотреть на силы, действующие на коленчатый вал, длину шатуна, трение в подшипниках, давление в цилиндре, фазировку противовеса, частоту вращения двигателя, трение кольца, длину хода, вторичные колебания, пары качания и статическая масса. Это все силы, которые машинист или производитель двигателей не могут учесть в процессе балансировки. Это «несовершенство» процесса заставило многих машинистов и производителей двигателей экспериментировать с различными стилями балансировки. Не балансировать коленчатый вал — все равно что пасти муравьи. — Том Лейб, владелец SCAT Enterprises Если вы говорите о серийном двигателе для легкового автомобиля, который почти всегда будет работать в низком диапазоне оборотов и не будет развивать большую мощность, процесс балансировки не столь важен. Когда вы занимаетесь высокими оборотами и высокой мощностью, прецизионная балансировка — это все. Для балансировки коленчатого вала требуется специальное оборудование и специально обученные механики или производители двигателей, которые понимают, что и как делать правильно.SCAT Enterprises имеет 10 балансировочных станков, которые работают по 10 часов в день. Ежедневно на предприятии SCAT выпускается 50-60 уравновешенных вращающихся узлов. «Не балансировать коленчатый вал — все равно что пасти муравьи. Все внутри двигателя работает вместе, и если у вас есть цилиндры, которые борются друг с другом, у вас будут плохие вибрации. Это все сотрясет, — объяснил Том. Балансировка — это игра чисел, и у большинства людей есть нереалистичные ожидания, связанные с этим процессом. Например, много раз люди ищут машиниста, который уравновесит вращающийся узел (штоки и поршни) с точностью до 1-2 граммов.К счастью, производитель обычно заботится об этом, когда штоки и поршни сгруппированы вместе. «Дело в том, что поршни сбалансированы с точностью примерно до 2 граммов». Том продолжил: «Стержни сбалансированы с точностью плюс-минус 2 грамма, конец в конец. Большинство людей не знают, что такое на самом деле грамм. Один грамм равен 1/28 унции. Фактический вес грамма примерно равен весу долларовой банкноты. Когда люди говорят о балансировке с точностью до полграмма или балансировке до нуля, сделать это со стопроцентной точностью практически невозможно.” «Есть смысл быть практичным, а есть смысл быть фанатичным. Ключ к балансировке — это равенство всех концов коленчатого вала. Если вы сбалансированы с точностью до грамма или двух, то все в порядке ». Процесс обработки Когда дело доходит до балансировки коленчатого вала, вы либо убираете, либо добавляете вес. Хотя это звучит просто и излечимо, обе ситуации требуют механической обработки кривошипа, что требует навыков и специального оборудования. Если груз снимается, в противовесе просверливают или обрезают его, чтобы облегчить его. Противовес можно просверлить в определенных местах, или коленчатый вал можно повернуть на токарном станке, а противовес можно обрезать для достижения баланса. Если повернуть кривошип на токарном станке можно разными способами, это лучший способ уменьшить вес. Резка удаляет массу, что изменяет инерционные характеристики. Это полезно в любое время, когда можно уменьшить общую вращательную массу. К сожалению, это не всегда вариант, поскольку во многих случаях необходимо снимать вес с определенного места. Специальное оборудование требуется для обработки коленчатых валов, чтобы облегчить противовесы или подготовить их для работы в Мэллори (тяжелый металл). Если вам нужно добавить вес, к противовесам нужно добавить металл. Для этого необходимо просверлить противовесы в определенных местах и ​​вдавить в эти отверстия кусочки Мэллори. Мэллори — это вольфрам, который весит вдвое больше, чем сталь. Это позволяет производителям двигателей добавлять очень определенные количества веса в точные места для достижения баланса. Проблема с добавлением веса заключается в том, что перед добавлением веса необходимо удалить материал. Итак, гипотетически, если нужно добавить 28 граммов, 14 граммов будут удалены, чтобы добавить 28. Это дает вам прибавку в весе примерно на 14 граммов. Хэви-метал (Мэллори) — это не что иное, как вольфрамовая сталь. Он весит примерно вдвое больше обычной стали. Это делает его отличным вариантом для увеличения веса коленчатого вала. Противовес обрабатывается, и кусок Мэллори вдавливается в отверстие.Это позволяет машинисту или изготовителю двигателя добавлять вес в очень точных местах. Оператор также очень важен, помимо оборудования. Важно использовать машиниста, который понимает процесс балансировки и то, что необходимо делать. «Когда коленчатый вал слишком тяжел в одном месте, это означает, что он слишком легкий в другом». Том продолжает: «Уметь смотреть на коленчатый вал и понимать, где находится этот вес, и принимать эти решения — не каждый может это сделать.Большинство проблем с балансировкой возникает из-за недостатка знаний или незнания того, как использовать оборудование ». Внутренний Vs. Внешний Когда дело доходит до двигателя внутреннего сгорания, бывают случаи, когда физическое пространство внутри двигателя ограничено. Иногда противовесы коленчатого вала просто не могут быть достаточно большими, чтобы уравновесить поршневой узел в пределах картера. Это вынуждает производителей выполнять внешнюю балансировку некоторых двигателей. В этих случаях дополнительный вес добавляется к гармоническому противовесу и маховику или гибкой пластине, чтобы обеспечить необходимый противовес.Эти дополнительные веса эффективны при меньшем весе из-за их расположения на крайних концах коленчатого вала. Обратной стороной является менее точная работа по балансировке вращающегося узла. Эти грузы также оказывают на коленчатый вал собственное скручивающее усилие, которое может иметь отрицательное значение. В конфигурации с внешней балансировкой к балансиру и маховику / гибкой пластине добавлены грузы для смещения коленчатого вала. Это делается в ситуациях, когда недвижимость внутри блока цилиндров не позволяет использовать достаточно большие противовесы, чтобы компенсировать вес шатунно-поршневых узлов. «Внешний вес не поддерживается. Ограничивающим фактором становятся обороты. Коленчатый вал с внешней балансировкой принимает вес при увеличении оборотов двигателя и в крайних случаях может вызвать смещение и поломку коленчатого вала », — пояснил Том. По возможности внутренняя балансировка двигателя — лучший способ. Грузоподъемность каждого противовеса подобранная, чтобы соответствовать каждому набору штоков и поршней. Это обеспечивает максимально плавную работу в желаемом диапазоне оборотов. Это даст вам плавный ход двигателя с минимальной вибрацией.Минимальная вибрация обеспечивает долгий срок службы без проблем. Если вы сбалансированы с точностью до грамма или двух, то все в порядке. — Том Лейб Независимо от того, собираете ли вы двигатель для легкой уличной езды или двигатель для гонок, точная и качественная работа по балансировке является ключевым моментом. Делайте домашнее задание и знайте, что входит в процесс. Если вы начинаете с новых деталей, SCAT предлагает настраиваемые предварительно сбалансированные вращающиеся узлы практически для любого уровня производительности. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт