Нужна ли балансировка коленчатого вала? - FORD-URAL.RU

Нужна ли балансировка коленчатого вала?

БАЛАНСИРОВКА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА: ПРИХОТЬ ИЛИ НЕОБХОДИМОСТЬ?

Консультируясь у многих спецов и отзывам в инете (www.sp-vms.com/index.php?id=21), решил всётаки отбалансировать коленвал…

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=6000 об./мин. коленчатый вал весом 20 кг, получив эксцентриситет массы 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 т. д.), создаёт центробежную силу F=m?2 ?е?7729H. (788 кг).
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 10 кг имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30 г (здесь необходимо сказать, что на балансировочном стенде ‘HINES’ специалисты нашего предприятия могут улучить этот результат до 2-5 г). 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. Исключение, пожалуй, составляют оригинальные запчасти ВАЗа. Да и тот непредсказуем…
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 г*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. 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 1 г) 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 течение 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 наших 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.

Вечером забрал коленвал с причендалами с балансировки. Дисбаланс на нём был 132,6 г… (результаты балансировки на фото)
как только моя движка смогла выходить 200,000км?!

Балансировка коленвала двигателя

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.

Как работают балансирные валы?

Устанавливать балансирные валы принято парами и с каждой стороны коленчатого вала. Представляют они собой сложные по своей конструкции цилиндрические стержни геометрической формы. Вращение валов в противоположную сторону происходит со скоростью в два раза быстрее, чем у коленвала. Таким образом и происходит уравновешивание инертных сил второго порядка. Валы устанавливаются в картере мотора на подшипниках скольжения. В свое движение они приводятся за счет привода от коленчатого вала. Ну а поскольку подшипники связаны с системой смазки мотора, то они и испытывают в процессе работы валов самую большую нагрузку. Из-за чего они и начинают быстро изнашиваться, в результате чего и появляется характерный шум и вибрация. Что же касается типа привода то наиболее распространенным вариантом считается цепной или зубчатый ремень. Иногда приводом может служить и зубчатый редуктор и комбинированный механизм, когда зубчатый редуктор идет вместе с ремнем. Ну а для снижения колебаний валов, в конструкции привода предусмотрена установка пружинного гасителя.

Читайте также  Как можно помыть машину самостоятельно - советы и рекомендации автора

Подробнее о балансирных валах будет рассказано в данном видеоролике:
Опубликовано: 18 ноября 2020

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

  • 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.
  • Что такое балансирные валы

    ДВС — это устройство сложной конструкции, основанной на преобразовании одной энергии в другую. Чем сложнее устройство, в данном случае, чем больше цилиндров имеет двигатель, тем сильнее создаются вибрации и колебания отдельных деталей, и двигателя целиком.

    Цилиндры в ДВС располагаются по-разному:

    1. Рядная схема двигателя. Это такая, при которой оси цилиндров находятся в одной плоскости.
    2. Оппозитная схема. Оси цилиндров на противоположной стороне, то есть через 180 градусов.
    3. V-образная схема ДВС. Оси цилиндров в В-образных моторах располагаются в разных плоскостях.

    Во всех двигателях существуют два вида сил:

    • Уравновешенные. Уравновешенные силы — это сила давления, сила трения.
    • Неуравновешенные. Неуравновешенные силы — это вес силового привода, сила инерции (то есть обратная сила).

    В связи с тем, что двигатели не могут работать без вибрации, конструкторами была придумана деталь, которая сводит к минимуму повышенные значения вибрации и колебания.

    Балансирный вал представляет собой цилиндрический стержень с имеющимися на нем пазами. Уравновешивающий вал гасит силы инерции второго порядка. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания не уравновешиваются путем установки дополнительных грузов на щека коленчатого вала. К силам первого порядка относится масса кривошипа, радиус его движения, угловая скорость и угол поворота. К силам второго порядка в ДВС относятся лямбда, то есть отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

    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

  • 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.
  • Добившись неподвижного положения коленчатого вала, нужно снять магнитики и взвесить их на весах. Это и будет тот вес, который нужно убрать, чтобы устранить дисбаланс.
  • 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

  • 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.

    Ремонт балансирных валов

    Во время работы ДВС, установленные балансирные валы испытываются большие нагрузки. Самая большая доля нагрузки приходится на дальние подшипники, в связи с чем, больший износ балансировочных валов происходит в местах соединения с подшипниками и самих подшипников. Если нагрузки на балансирующие валы превышает допустимую, то слышны шумы, ДВС вибрирует сильнее, из-за чего, также, рвется цепь привода балансиров.

    Полная съемка работы на видео в автосервисе. Работа по удалению балансировочных валов D4CB, автомобиль Хендай Гранд Старекс.

    Стоимость ремонта балансирных валов дороговато, в разных автосервисах по-разному. Поэтому, многие автоводители, чтобы не покупать новые или не ремонтировать, просто демонтируют эти балансировочные валы и ставят заглушки в отверстиях корпуса.

    Если использовать балансировочные валы в двигателе, то это усложняет конструкцию и повышает стоимость ремонта, а также приводит к уменьшению мощности ДВС, примерно, на 15 л.с.

    Если балансирные валы изношены, то, как правило, уменьшается мощность двигателя и увеличивается время разгона. Это связано с тем, что при износе валов для балансировке нарушаются фазы, фазы газораспределения смещаются в сторону позже.

    Эффективна ли балансировка коленвала в домашних условиях?

    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.

    Зачем нужна балансировка коленчатых валов?

    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.

    Читайте также  Развал-схождение в автомобиле

    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.

    И не стоит забывать о естественном износе, который никогда еще не играл положительной роли.

    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.

    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.

    Следует сделать еще одну оговорку. Вышеописанную процедуру выполняют на коленчатых валах, имеющих определенную (как правило, значительную) степень износа.

    Нужна ли балансировка коленчатого вала?

    Коленчатые валы тракторных и автомобильных двигателей по конструктивно-технологическим и экономическим особенностям являются сложными, металлоемкими, дорогими и ответственными деталями.

    Известно, что основным дефектом коленчатых валов автотракторных двигателей является износ коренных и шатунных шеек, который приводит к увеличению зазоров между ними, падению давления в системе смазки и увеличению динамических нагрузок в сопряжении, что вызывает вибрацию двигателя [1–3].

    При вибрации двигателя возникает некомфортная эксплуатация техники, повышенный расход топлива и др.

    Причиной вибраций являются силы инерции, возникающие при вращении и неравномерном поступательном движении деталей. Величина силы инерции зависит от квадрата частоты или ускорения при поступательном движении. При этом данные величины являются переменными. Величина силы инерции определяется по формуле

    (1)

    где m – неуравновешенная масса, г; r – радиус вращения массы, м; ω – угловая скорость вращения, с-1; n – частота вращения, мин-1.

    Согласно формуле (1), дисбаланс будет определяться по формуле

    где D – дисбаланс, г•мм; m – неуравновешенная масса, г; r – расстояние от оси вращения до неуравновешенной массы, мм.

    Возникающая у коленчатых валов динамическая неуравновешенность (дисбаланс) характеризуется смещением центра масс относительно оси вращения вала, а вместе с ним и главной центральной оси инерции (рис. 1).

    Рис. 1. Кинематическая схема при динамической неуравновешенности коленчатых валов

    Рис. 2. Определение массы ШПГ

    Таким образом, при ремонте необходимо устранять динамическую неуравновешенность балансировкой только на специализированных стендах, таких, как, например, ТБ 300.

    Однако при балансировке коленчатых валов V-образных двигателей (кроме V12) в отличие от рядных, применяются специальные противовесы (бобвейты), которые одеваются на шатунные шейки (рис. 2).

    Читайте также  Ремонт рулевых реек экспертами, к кому обратиться

    Рис. 2. Внешний вид противовесов (бобвейтов), установленных на шатунные шейки V-образных двигателей

    Отсутствие в заводской литературе по технологии ремонта массы бобвейтов коленчатых валов V-образных двигателей вызывает большие трудности балансировки в условиях ремонтных предприятий как отечественных, так и импортных легковых и грузовых автомобилей.

    Цель исследования: таким образом, большое практическое значение имеют значения массы бобвейтов и алгоритм ее определения для коленчатых валов V-образных двигателей.

    Материалы и методы исследования

    Согласно источникам [4, 5] известно, что масса бобвейтов определяется по формуле

    М = Мвр + 0,5·Мвп, (2)

    где Мвр – вращательная масса шатунно-поршневой группы (ШПГ), г, Мвп – возвратно-поступательная масса ШПГ, г.

    Так как масса бобвейтов зависит от массы шатунно-поршневой группы, то ее определение возможно двумя способами.

    1. Сделать развесовку ШПГ и рассчитать массу каждого бобвейта без подгонки веса поршней, верхней и нижней головки шатуна, а попытаться скомпенсировать более легкую верхнюю головку шатуна наиболее тяжелым поршнем. В результате получаются бобвейты, близкие по массе.

    Трудоемкость данной операции не очень высока. Однако минусом этого способа является не совсем корректный расчет и необходимость селективной сборки (поршень и шатун можно ставить только в то место, куда указал балансировщик).

    2. Сделать развесовку ШПГ, подогнать по массе поршни и шатуны. В результате масса бобвейтов получается одинаковая.

    Этот способ имеет наиболее точный метод расчета, поршни и шатуны можно собирать в произвольном порядке, однако у этого способа более высокая трудоемкость.

    В практике пользуются этими двумя способами.

    Пример. Имеется коленчатый вал V-образного двигателя автомобиля «КАМАЗ» евро 1 с комплектом ШПГ.

    Для определения массы бобвейтов по формуле (1), находим возвратно–поступательную массу деталей ШПГ.

    1. Взвешиваются поршни (рис. 2, а). Если поршневые пальцы по массе практически не отличаются, их можно не взвешивать вместе с поршнями. Если масса различается, то пальцы придется взвешивать в сборе с поршнем. Далее если масса бобвейтов считается по первому способу, то записывается масса каждого из восьми поршней.

    2. Если масса бобвейтов считается по второму способу, то подгоняется масса поршней (с учетом допуска) под минимальное значение (2006,5 г) и пропускается эта операция, если считается по первому способу (рис. 2, б).

    При подгонке массы поршней съем металла можно производить со специальных отливов, с внутренней стороны днища поршня, с внутренней стороны юбки поршня, не ослабляя конструкцию поршня, что может привести к выходу двигателя из строя. Однако в практике часто бывает, что невозможно подогнать по массе поршни, так как разброс слишком велик.

    3. Взвешиваются стопорные кольца поршневого пальца (если они используются) на один цилиндр (10,5 г).

    4. Взвешиваются поршневые пальцы (если у пальцев минимальный разброс и взвешивались поршня в первом пункте без пальцев) (799 г).

    5. Взвешиваются поршневые кольца на один цилиндр (первое поршневое кольцо, второе поршневое кольцо, маслосъемное кольцо) (рис. 2, в) (103,5 г).

    6. Взвешивается пара шатунных вкладышей (на один шатун) (рис. 2, г) (168,5 г).

    7. Взвешивается нижняя головка у всех 8 шатунов (рис. 2, д) (2110 г).

    8. Подгоняются по массе шатуны, если считается по второму варианту и пропускается эта операция, если расчет ведется по первому варианту (рис. 2, е).

    9. Взвешивается общая масса каждого из 8 шатунов.

    10. Считается масса верхней головки каждого из восьми шатунов

    11. Подгоняется по массе верхняя головка шатунов, если считается по второму варианту и пропускается этот пункт, если считается по первому варианту (рис. 3).

    Таким образом, после взвешивания имеется масса всех деталей для расчета массы бобвейтов по первому и по второму способу расчета:

    – масса одного поршня 2006,5 г (подогнали массу более тяжелых поршней под самый легкий);

    – масса одного поршневого пальца 799 г (масса пальцев одинаковая);

    – масса стопорных колец на один поршень 10,5 г;

    – масса комплекта поршневых колец на один поршень 103,5 г;

    – масса верхней головки шатуна 992,5 г (все 8 шатунов у нас имеют общую массу).

    Так как на одной шатунной шейки находится по 2 шатуна, общая возвратно-поступательная масса будет равна

    Мвп = (2006,5 + 799 + 10,5 + 103,5 + 992,5)·2 = 7824 г.

    Затем выписываются данные, которые относятся к вращательной массе:

    – масса пары шатунных вкладышей (на один шатун) 168,5 г;

    – масса нижней головки шатуна 2110 г.

    Рис. 3. Подгонка верхней головки шатуна

    Рис. 4. Набор бобвейтов по массе

    К возвратно-поступательной массе добавляется порядка 4–8 г на вес масла в каналах коленчатого вала. Тогда общая вращательная масса будет равна

    Мвр = (2110 + 168,5)·2 + 8 = 4565 г.

    Итак, согласно формуле (1), масса бобвейтов будет равна

    М = Мвр + 0,5·Мвп = 4565 + 0,5·7824 = 8477 г.

    Соответственно, на каждую шатунную шейку, нужно закрепить бобвейт массой 8477 г, состоящего из двух равных по массе частей, т.е. по 4238,5 г.

    Результаты исследования и их обсуждение

    Результаты расчета массы бобвейтов наиболее часто встречаемых при балансировке коленчатых валов V-образных двигателей приведены в таблице.

    Масса бобвейтов коленчатых валов V-образных двигателей

    Масса возвратно-поступательных деталей

    Поршневые и маслосъемные кольца

    Верхняя головка шатуна

    Масса вращательных деталей

    Нижняя головка шатуна

    При расчете по первому способу масса каждого из четырех бобвейтов будет немного отличаться (так как здесь не подгоняется масса поршней и шатунов). И чтобы уменьшить разброс в массе бобвейтов нужно скомплектовать поршни и шатуны таким образом, чтобы шатун с минимальной массой верхней головки шатуна комплектовался самым тяжелым поршнем.

    После определения массы бобвейтов при дальнейшей балансировке коленчатых валов V-образных двигателей используются 2 метода: внутренняя балансировка и внешняя балансировка [6].

    Внутренняя балансировка подразумевает, что завод – изготовитель коленчатого вала сумел скомпенсировать щеками коленчатого вала вес ШПГ (поршень, поршневой палец, поршневые кольца, стопорные кольца, шатун, шатунные вкладыши). А это значит, что в условиях ремонтных предприятий этот вал можно балансировать отдельно (но обязательно с использованием бобвейтов).

    Внешняя балансировка используется тогда, когда завод-изготовитель не смог скомпенсировать щеками коленчатого вала вес ШПГ, а значит, вынужден дополнительно компенсировать, например, за счет переднего шкива (демпфера) и маховика. А это значит, что в условиях ремонтных предприятий этот вал нужно балансировать в «сборе», то есть с маховиком и часто вместе с передним шкивом, (но обязательно с использованием бобвейтов).

    Так как информацию по конкретному способу балансировки вала (внутренняя или внешняя балансировка) в свободном доступе найти практически невозможно, можно ориентироваться на исполнение маховика и переднего шкива.

    Внешний вид маховика и переднего шкива при внешней балансировке приведен на рис. 5.

    Рис. 5. Внешний вид маховика и переднего шкива при внешней балансировке

    Из рис. 5 видно, что при внешней балансировке маховик и передний шкив изготовлены несимметрично, а значит если на маховике или переднем шкиве (демпфере) в определенном месте металла снято больше, то данный коленчатый вал должен балансироваться только в сборе (коленчатый вал, маховик, демпфер) и с бобвейтами.

    Кроме того, последней операцией целесообразно проводить балансировку коленчатого вала с маховиком, демпфером и корзиной сцепления.

    Выводы

    1. Определены массы бобвейтов наиболее часто встречаемых коленчатых валов V-образных двигателей и приведен алгоритм для ее расчета.

    2. Определены особенности внешней и внутренней балансировки коленчатых валов V-образных двигателей.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: