Мифы и реальность о балансировке коленчатого вала
К сожалению, вопросы балансировки коленчатого вала (маховика, корзины сцепления, демпфера) в доступной литературе практически не раскрыты, а если что и можно найти, то это ГОСТы и научная литература. Однако осмысление и понимание того, что там написано, требует определенной подготовки и наличия самого балансировочного станка. Это, естественно, отбивает у автомехаников все желание разобраться с этими вопросами с точки зрения ремонта ДВС. В этой короткой статье мы попытаемся раскрыть вопросы балансировки с позиции автомеханика, не вдаваясь в сложные математические расчеты и больше акцентируя внимание на практическом опыте.
Итак, наиболее частый вопрос возникающий при ремонте двигателя: нужно ли проводить балансировку после шлифовки коленчатого вала?
Для этого мы покажем все этапы балансировки коленчатого вала, которые выполняются в нашей фирме при ремонте коленчатого вала. В качестве примера возьмем коленчатый вал двигателя МВ 603. 973. Это рядный 6 цилиндровый дизельный двигатель. Допустимый дисбаланс завода изготовителя на данный вал 100 гмм. Много это или мало? Что будет если дисбаланс будет меньше или больше данной цифры? Эти вопросы мы не будем рассматривать в этой статье, а опишем их позже. Но можно с уверенностью говорить, что завод изготовитель берет эти цифры не с потолка, а проводит достаточное количество экспериментов для того, чтобы найти компромисс между допустимым значением дисбаланса для нормальной эксплуатации двигателя и себестоимостью производства для обеспечения данного допуска. Просто для сравнения, допустимый дисбаланс завода изготовителя на коленчатый вал двигателя ЗМЗ 406 360 гмм. Чтобы легче представить и понять эти цифры, вспомним простую формулу из курса физики. Для вращательного движения сила инерции равна:
где:
m – неуравновешенная масса, кг;
r – радиус ее вращения, м;
w – угловая скорость вращения, рад/с;
n – частота вращения, об/мин.
Итак, подставляем цифры в формулу и принимаем частоту вращения от 1000 до 10 000 об/мин, получаем следующее:
F1000 = 0.1х 0,001х( 3,14х1000/30)2= 1,1 Н
F2000 = 0.1х 0,001х( 3,14х2000/30)2= 4,4 Н
F3000 = 0.1х 0,001х( 3,14х3000/30)2= 9,9 Н
F4000 = 0.1х 0,001х( 3,14х4000/30)2= 17,55 Н
F5000 = 0.1х 0,001х( 3,14х5000/30)2= 27,4 Н
F6000 = 0.1х 0,001х( 3,14х6000/30)2= 39,5 Н
F7000 = 0.1х 0,001х( 3,14х7000/30)2= 53,8 Н
F8000 = 0.1х 0,001х( 3,14х8000/30)2= 70,2 Н
F9000 = 0.1х 0,001х( 3,14х9000/30)2= 88,9 Н
F10000 = 0.1х 0,001х( 3,14х10000/30)2= 109,7 Н
Все конечно понимают, что этот мотор никогда не выйдет на частоту вращения 10 000 об/мин, но этот простенький расчет сделан для того, что бы «почувствовать» цифры и понять как важна балансировка при увеличении частоты вращения. Какие можно сделать предварительные выводы? Во первых, вы «почувствовали», что такое дисбаланс 100 гмм, ну и, во вторых, убедились, что это действительно достаточно жесткий допуск для данного двигателя, и нет никакой необходимости делать этот допуск жестче.
Теперь давайте покончим с цифрами и наконец-то вернемся к этому валу. Данный вал был предварительно отшлифован и после попал к нам на балансировку. И вот какие результаты мы получили при измерении дисбаланса.
Что обозначают эти цифры? На данном рисунке мы видим, что дисбаланс на левой плоскости равен 378 гмм, и дисбаланс на правой плоскости равен 301 гмм. То есть условно можно принять, что общий дисбаланс на вал получается 679 гмм, что почти в 7 раз превышает допуск, заложенный заводом изготовителем.
Вот фото этого вала на станке:
Сейчас конечно Вы начнете во всем обвинять «криворукого» шлифовщика или плохой станок. Но давайте вернемся опять к простеньким расчетам и попробуем понять, почему так получается. Для простоты расчета примем вес вала 20 кг (этот вес очень близок к истине для 6 цилиндрового коленчатого вала). Вал имеет остаточный дисбаланс допустим 0 гмм ( что является полной утопией).
И так теперь шлифовщик этот вал прошлифовал в ремонтный размер. Но при установке вала он сместил ось вращения от оси инерции всего на 0,01 мм (чтобы проще понять — у шлифовщика не совпала старая и новая ось вращения всего на 0,01 мм), и мы получили сразу же дисбаланс в 200 гмм. А если учесть, что у заводского вала всегда присутствует дисбаланс, то картина будет еще хуже. Поэтому те цифры, что мы получили, не являются из ряда вон выходящими, а являются нормой после шлифовки вала.
А если учесть, что не всегда завод изготовитель выдерживает свои же допуска, то обвинения в адрес шлифовщика или станка просто отпадают. Только не надо теперь стоять над шлифовщиком и требовать, что бы он выставлял вал с микронной точностью, все равно это не принесет желаемого результата. Единственным правильным выходом из данной ситуации является обязательная балансировка коленчатого вала после его шлифовки. Традиционно балансировку коленчатого вала выполняют высверливанием противовеса (иногда правда приходится утяжелять противовесы, но это достаточно редкий случай).
Вот, что мы получили после балансировки валаОстаточный дисбаланс по левой плоскости 7 гмм и 4 гмм по правой плоскости. То есть общий дисбаланс на вал 11 гмм. Такая точность делалась специально, чтобы показать возможности данного станка и, как вы поняли теперь, необходимости выполнять такие требования при балансировке после шлифовки вала нет. Требований завода изготовителя вполне достаточно. Итак, с валом мы закончили, и, естественно, возникает вопрос, а нужно ли балансировать передний демпфер (шкив), маховик, корзину сцепления. Обратимся опять к ремонтной литературе. Что рекомендует тот же ЗМЗ, например, на допустимый дисбаланс этих деталей? На шкив передний с демпфером 100 гмм, на маховик 150 гмм, на корзину сцепления 100 гмм. Но есть очень важное примечание.
Все эти детали балансируются отдельно от вала ( то есть на оправках), и коленчатый вал в сборе на современных моторостроительных заводах в серию не балансируется. То есть Вы понимаете, что при установке вышеперечисленных деталей на коленчатый вал остаточный дисбаланс естественно изменится, так как совпадение осей вращения практически невозможно. Ниже представлены фото балансировки данных деталей.
Опять же, как показала практика, эти детали вносят ощутимый вклад в дисбаланс коленчатого вала, и, как показал наш опыт, дисбаланс каждой из этой детали существенно перекрывает допуски на остаточный дисбаланс. Так, цифра 150-300 гмм является «нормой» для переднего шкива (демпфера), для маховика 200-500 гмм, и 200-700 гмм для корзины сцепления. И это относится не только к российскому автопрому. Как показал наш опыт, примерно эти же цифры получаются и у зарубежного автопрома.
И есть обязательно еще один очень важный момент: после балансировки деталей по отдельности надо провести балансировку в сборе, но она должна делаться на последнем этапе. Предварительная балансировка по отдельности является также обязательной. Это надо для того, чтобы в случае, если выйдет из строя маховик или сцепление, Вам не пришлось снимать колено для повторной перебалансировки.
Итак, вот, что мы получаем окончательно при балансировке в сборе.
Итоговый дисбаланс коленчатого вала в сборе 37 гмм.
При этом следует учесть, что вес вала в сборе был около 43 кг.
Но, выполнив балансировку коленчатого вала в сборе, не стоит забывать о развесовке поршней и шатунов. Причем развесовку шатунов надо делать не просто по весу, а развесовку по центру масс, так как разница в весе этих деталей также вносит свой вклад в дисбаланс двигателя и строго регламентируется заводом изготовителем.
И вот, что хотелось бы отметить в заключении: очень многие автомеханики, прочитав эту статью, скажут, что это все ерунда. Что они собрали не один десяток моторов, и что все они без балансировки прекрасно работают, и они будут правы- действительно работают. Но давайте вспомним, сколько приходилось видеть моторов, которые работали …. при поломанных направляющих, со стертыми кулачками распредвала, с фрезерованными по плоскости ГБЦ выше нормы в 2-3 раза, с изношенными цилиндрами в 0,3 мм, с неправильно установленными поршнями- этот список можно продолжать до бесконечности.
У каждого, наверно, найдется парочка своих примеров, когда двигатель работал вопреки всем законам. Зачем хонинговать цилиндры, ведь раньше только точили и все работало? или: Зачем пользоваться хон-брусками, когда можно обычной шкуркой нанести сетку? Зачем «ловить» эти сотки, ведь это и так работает? Так почему, следуя одним требованиям завода изготовителя, пренебрегают другими? Только не надо думать, что, выполнив балансировку коленчатого вала в сборе и развесовку поршней и шатунов, Вы получите «чудо», что у Вас штатный мотор от Ваза по характеристикам станет, как мотор от болида Формулы 1. Этого у Вас не произойдет то же. Ведь балансировка — это один из кирпичиков, который вместе с выполнением остальных требований по ремонту дает Вам уверенность в том, что отремонтированный Вами двигатель отработает как минимум ресурс нового двигателя. И чем больше мотористов будут следовать требованиям автопроизводителей при ремонте двигателя, тем меньше будет автолюбителей, которые считают, что двигатель после капитального ремонта больше 50-70 тыс. км не работает.
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.
Теги: Как отбалансировать коленвал и маховик двигателя?, Приспособление для балансировки коленвала с маховиком.
Техническая характеристика: понимание балансировки коленчатого вала
Новости
Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатун-поршень. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня.
Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатуна и поршня. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня.
Первым шагом в понимании балансировки коленчатого вала является понимание назначения противовесов. Противовесы предназначены для компенсации веса штока и поршней. У вас есть вес коленчатого вала, поршней и шатунов. В любой момент вращения сборки сумма всех сил примерно равна нулю.
Если вес противовесов соответствует весу шатунов и поршней, коленчатый вал отбалансирован.
Внутренняя балансировка и внешняя балансировка
Когда для балансировки коленчатого вала можно использовать только противовесы, кривошип считается «внутренне сбалансированным». Если противовесы сами по себе слишком легкие, чтобы уравновесить коленчатый вал, и требуется больший вес, можно использовать «внешний баланс». Это включает в себя гармонический демпфер или маховик, на котором находится груз в том же положении, что и противовес, который эффективно «добавляет» вес противовеса на коленчатый вал.
Поскольку демпфер гармоник (передний) или маховик (задний) играют роль в балансировке узла, их необходимо устанавливать на коленчатый вал при его балансировке. Это отличается от конфигурации с внутренней балансировкой, в которой демпфер гармоник или маховик не способствуют балансировке коленчатого вала, и их не требуется устанавливать при балансировке коленчатого вала. Оба метода используются производителем.
Примером некоторых заводских двигателей с внутренней балансировкой являются Chevy 305 и 350 (только заднее уплотнение из двух частей!), Chevy 396/427, GM LS-серии и Ford «модульный» 4.6. Некоторыми примерами двигателей с заводской внешней балансировкой являются Chevy 400 и 454, Ford 302 и 351W.
Некоторые двигатели представляют собой комбинацию внутренней балансировки спереди и внешней балансировки сзади. Наиболее распространенным примером этого является Chevy 350 (1 шт. заднее уплотнение), включая LT1. Независимо от того, как двигатель балансируется на заводе, любой метод балансировки приемлем, если имеется необходимый гаситель гармоник и/или маховик.
«Моя рукоятка отбалансирована?»
Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатуна и поршня. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня. Когда коленчатый вал указан как «внутренний баланс» или «внешний баланс», это указывает, как этот кривошип предназначен для балансировки. Можно сбалансировать иначе, но сделать это намного сложнее.
Коленчатые валы Eagle, например, указаны с «целевым весом в бобах». Это приблизительное значение (+/- 2%) веса коленчатого вала примерно «из коробки». Из-за допуска (+/-2%) коленчатый вал нельзя считать сбалансированным. Например, для коленчатого вала, указанного как имеющий целевой вес 1800 бобов.
Фактический диапазон грузоподъемности одного из этих шатунов составляет от 1764 (1800-2%) до 1836 (1800 +2%). Это может быть даже верхний предел этого диапазона на одном конце и нижний предел этого диапазона на другом! Обычно это не проблема, потому что коленчатые валы Eagle спроектированы так, чтобы их целевой вес был выше, чем у большинства типичных комбинаций штока и поршня. Поэтому в большинстве случаев вам нужно будет только удалить материал для балансировки коленчатого вала, а не добавлять материал.
Основное преимущество целевого веса бобов состоит в том, чтобы помочь мастерской узнать, чего ожидать перед балансировкой, чтобы можно было сделать более точную оценку цены. Eagle отбалансирует новый коленчатый вал при покупке. Вам нужно будет указать бобовую массу, до которой вы хотите ее сбалансировать, которая должна быть ниже целевого бобового веса, указанного для коленчатого вала.
Бобышка
При балансировке коленчатого вала реальные шатуны и поршни нельзя использовать в балансировочном станке, поэтому их необходимо смоделировать. Этот смоделированный вес называется «весом боба». После расчета веса боба к шатунным шейкам прикручиваются грузы, чтобы имитировать вес штоков и поршней в процессе балансировки. Из-за конфигурации двигателя типа «V» простое сложение всех грузов вместе не работает.
При балансировке коленчатого вала также необходимо учитывать некоторые динамические аспекты. Объяснение их выходит за рамки данного обсуждения. Если вы хотите более подробно изучить эти темы, обратитесь к производителю балансировочного станка для коленчатого вала, и они смогут получить более подробную информацию.
Для расчета веса бобов конкретной сборки используется следующая формула и балансировочная карта:
Например, предположим, что мы балансируем Chevy 383 со следующими весами компонентов:
Поршень 416G
PIN 118G
Locks 2G
ROND 35G
ROD BIG END 458G
ROD SMAL END 186G
Подшипники 46G
Вес удивления разделяется на «Большой конец» и «маленький конец». . Это необходимо, потому что узкий конец совершает возвратно-поступательное (возвратно-поступательное) движение, а «большой конец» совершает вращательное движение. Этот разделенный груз отображается на специальном приспособлении для весов, которое поддерживает один конец стержня, взвешивая другой конец.
В этом расчете следует отметить несколько моментов. Значение «масло», используемое в левой части расчета, является приблизительным значением веса остаточного масла, «болтающегося» в узле. Число, используемое здесь, является вопросом предпочтения. Для этого нет твердого «эмпирического правила».
Второе, на что следует обратить внимание, это значение 50%, используемое для коэффициента взаимного обмена. Это число касается геометрии самого двигателя. V-образный двигатель с углом крена 90 градусов будет использовать здесь 50%. Для двигателей V6 или V-образных двигателей с узким или широким креном будет использоваться другое значение (опять же, проконсультируйтесь с производителем балансировочного станка). Некоторые производители двигателей будут выполнять то, что называется «недостаточная балансировка» или «перебалансировка». Здесь они будут использовать немного разные значения, такие как 48% или 52%. Это сделано, чтобы помочь компенсировать динамические эффекты при работе на очень высоких или очень низких оборотах (опять же, выходит за рамки этого обсуждения).
Eagle использует 50%, потому что это значение требуется почти для всех обычных уличных или гоночных двигателей. Сбалансированные вращающиеся узлы
Большинство вращающихся узлов Eagle продаются несбалансированными, чтобы производители двигателей могли сбалансировать их по своему усмотрению. Eagle (и другие производители) действительно предлагают полностью отбалансированные агрегаты. Но его надо заказывать именно как сбалансированную сборку. Номера деталей для сбалансированных узлов начинаются с буквы B. Например, если вы хотите, чтобы узел с номером детали 12006 был сбалансирован и имел размер отверстия +0,030 дюйма, вы должны заказать узел с номером B12006-030.
Все кованые коленчатые валы Eagle из стали 4340 предназначены для внутренней балансировки. Комплект для внутренней балансировки не будет включать гармонический демпфер или маховик, потому что они не требуются для балансировки — используйте любую марку, которая вам нравится. Внешне сбалансированные комплекты будут включать гармонический демпфер и/или гибкую пластину по мере необходимости. Если предусмотрены гармонический демпфер и гибкая пластина, это будет O.E. замена стиля, не утвержденная SFI. Если вы строите двигатель высокой мощности, внутренняя балансировка предпочтительнее. Внутренний баланс лучше для долговечности деталей и усталостной долговечности.
Технический совет предоставлен Eagle Products (www.eaglerod.com)
В этой статье:
Балансировка коленчатого вала
Двигатель
Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатун-поршень. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня.Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатун-поршень. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня.
Первым шагом в понимании балансировки коленчатого вала является понимание назначения противовесов. Противовесы предназначены для компенсации веса штока и поршней. У вас есть вес коленчатого вала, поршней и шатунов. В любой момент вращения сборки сумма всех сил примерно равна нулю.
Если вес противовесов соответствует весу шатунов и поршней, коленчатый вал отбалансирован. Если противовесы слишком тяжелые, необходимо удалить материал путем сверления или фрезерования противовесов. Если противовесы слишком легкие, к противовесам необходимо добавить вес. Обычно это делается путем сверления отверстия в противовесе и заполнения отверстия «хэви-метал» или «мэллори». Этот присадочный металл плотнее и тяжелее стали (но не прочнее), поэтому вес противовеса в результате увеличится.
Внутренняя балансировка и внешняя балансировка
Когда для балансировки коленчатого вала можно использовать только противовесы, кривошип считается «внутренне сбалансированным». Если противовесы сами по себе слишком легкие, чтобы уравновесить коленчатый вал, и требуется больший вес, можно использовать «внешнюю балансировку». Это включает в себя гармонический демпфер или маховик, который имеет груз в том же положении, что и противовес, который эффективно «добавляет» вес противовеса на коленчатый вал.
Поскольку демпфер гармоник (передний) или маховик (задний) играют роль в балансировке узла, их необходимо устанавливать на коленчатый вал при его балансировке. Это отличается от конфигурации с внутренней балансировкой, в которой демпфер гармоник или маховик не способствуют балансировке коленчатого вала, и их не требуется устанавливать при балансировке коленчатого вала. Оба метода используются производителем.
Примером некоторых заводских двигателей с внутренней балансировкой являются Chevy 305 и 350 (только заднее уплотнение из двух частей!), Chevy 396/427, GM LS-серии и Ford «модульный» 4.6. Некоторыми примерами двигателей с заводской внешней балансировкой являются Chevy 400 и 454, Ford 302 и 351W.
Некоторые двигатели представляют собой комбинацию внутренней балансировки спереди и внешней балансировки сзади. Наиболее распространенным примером этого является Chevy 350 (1 шт. заднее уплотнение), включая LT1. Независимо от того, как двигатель балансируется на заводе, любой метод балансировки приемлем, если имеется необходимый гаситель гармоник и/или маховик.
«Сбалансирован ли мой кривошип?»
Поскольку разные шатуны и разные поршни имеют разный вес, невозможно сделать коленчатый вал, сбалансированный «прямо из коробки» для любой комбинации шатун-поршень. Все коленчатые валы должны быть сбалансированы в соответствии с конкретной комбинацией штока и поршня. Когда коленчатый вал указан как «внутренняя балансировка» или «внешняя балансировка», это указывает, как этот кривошип предназначен для балансировки. Можно сбалансировать иначе, но сделать это намного сложнее.
Коленчатые валы Eagle, например, указаны с «целевым весом в бобах». Это приблизительное значение (+/-2%) веса коленчатого вала примерно «из коробки». Из-за допуска (+/-2%) коленчатый вал нельзя считать сбалансированным. Например, для коленчатого вала, указанного как имеющий целевой вес 1800 бобов.
Фактический диапазон грузоподъемности одного из этих шатунов составляет от 1764 (1800-2%) до 1836 (1800 +2%). Это может быть даже верхний предел этого диапазона на одном конце и нижний предел этого диапазона на другом! Обычно это не проблема, потому что коленчатые валы Eagle спроектированы так, чтобы их целевой вес был выше, чем у большинства типичных комбинаций штока и поршня. Поэтому в большинстве случаев вам нужно будет только удалить материал для балансировки коленчатого вала, а не добавлять материал.
Основное преимущество целевого веса бобов состоит в том, чтобы помочь механическому цеху узнать, чего ожидать перед балансировкой, чтобы можно было сделать более точную оценку цены. Eagle отбалансирует новый коленчатый вал при покупке. Вам нужно будет указать бобовую массу, до которой вы хотите ее сбалансировать, которая должна быть ниже целевого бобового веса, указанного для коленчатого вала.
Бобышка
При балансировке коленчатого вала реальные шатуны и поршни нельзя использовать в балансировочном станке, поэтому их необходимо смоделировать. Этот смоделированный вес называется «весом боба». После расчета веса боба к шатунным шейкам прикручиваются грузы, чтобы имитировать вес штоков и поршней в процессе балансировки. Из-за конфигурации двигателя типа «V» простое сложение всех грузов вместе не работает.
При балансировке коленчатого вала также необходимо учитывать некоторые динамические аспекты. Объяснение их выходит за рамки данного обсуждения. Если вы хотите более подробно изучить эти темы, обратитесь к производителю балансировочного станка для коленчатого вала, и они смогут получить более подробную информацию.
Для расчета веса бобов конкретной сборки используется следующая формула и балансировочная карта:
Например, предположим, что мы балансируем Chevy 383 со следующими весами компонентов:
• Поршень 416G
• PIN 118G
• замки 2G
• Кольца 35G
• GOD Big End 458G
• Стер -Смал Конец 186G
• Подшипники 46G
Вес уток разделяется на «Большой конец» и «маленький конец» 46G
. . Это необходимо, потому что маленький конец совершает возвратно-поступательное движение (взад и вперед), а «большой конец» совершает вращательное движение. Этот разделенный груз отображается на специальном приспособлении для весов, которое поддерживает один конец стержня, взвешивая другой конец.
В этом расчете следует отметить несколько моментов. Значение «масла», используемое в левой части расчета, является приблизительным значением веса остаточного масла, «висящего вокруг» узла. Число, используемое здесь, является вопросом предпочтения. Для этого нет твердого «эмпирического правила». Eagle использует 5 г для сборки небольших блоков и 15 г для сборки больших блоков. Поскольку точно представить это значение невозможно, это всего лишь оценка. Фактическое количество масла может постоянно меняться и даже отличаться от цилиндра к цилиндру! Опытным путем мы обнаружили, что числа, которые мы используем, хорошо оценивают это свойство.
Второе, на что следует обратить внимание, это значение 50%, используемое для коэффициента взаимного обмена. Это число касается геометрии самого двигателя. V-образный двигатель с углом крена 90 градусов будет использовать здесь 50%. Для двигателей V6 или V-образных двигателей с узким или широким креном будет использоваться другое значение (опять же, проконсультируйтесь с производителем балансировочного станка). Некоторые производители двигателей выполняют так называемую «недобалансировку» или «перебалансировку». Здесь они будут использовать немного разные значения, такие как 48% или 52%. Это сделано, чтобы помочь компенсировать динамические эффекты при работе на очень высоких или очень низких оборотах (опять же, выходит за рамки этого обсуждения). Eagle использует 50%, потому что это значение требуется почти для всех обычных уличных или гоночных двигателей.
Сбалансированные вращающиеся узлы
Большинство вращающихся узлов Eagle продаются несбалансированными, чтобы производители двигателей могли сбалансировать их по своему усмотрению. Eagle (и другие производители) действительно предлагают полностью отбалансированные агрегаты.