Вал балансировочный двигателя: Балансирные валы двигателя: назначение и принцип работы – 403 — Доступ запрещён

Балансирные валы: принцип работы, особенности конструкции

Балансирные валы представляют собой деталь автомобильного двигателя сложной конструкции, как правило, металлический стержень с пазами, которая предназначена для обеспечения равновесия вращающихся масс в цилиндрах автомобильного двигателя.

Балансирные валы впервые были установлены в автомобилях концерна Mitsubishi. Подобная технология получила довольно простое название — бесшумный вал.

Сегодня балансирные валы используются в большинстве моделей автомобилей, выпускаемых под такими брэндами, как GM, Audi, Mercedes, BMW.

Принцип работы балансирных валов двигателя


Валы закрепляются через два небольших отверстия на задней стенке картера двигателя, совершая вращательные движения на подшипниках скольжения.

Соединение верхнего балансирного вала с нижним валом происходит при помощи приводов. Привод верхнего вала имеет зубчатый ремень, который специальной шестерней задействует привод нижнего вала.

[banner_adsense-netboard]{banner_adsense-netboard}[/banner_adsense-netboard]

Валы устанавливаются только парами симметрично по обеим сторонам коленчатого вала. При этом балансирный вал всегда совершает вращательные движения в обратную сторону от коленвала, а скорость его движения увеличивается в два раза.

Это позволяет снизить все вибрации двигателя благодаря обоюдной компенсации инерционных сил балансирных валов коленвала, поскольку эти силы всегда направлены друг к другу.

Фиксация балансирных валов осуществляется только продольно при помощи стопорной пластины, которая крепится к кольцевым канавкам. Подобные крепежные канавки располагаются на каждой шестерне верхнего и нижнего балансирного вала.

Принцип действия КШМ основан на образовании инерционных сил от взаимодействия всех его рабочих механизмов и элементов. Одни элементы, например поршни, совершают движения возвратно-поступательного характера, а другие, шатуны — вращательные движения.

Воздействие инерционных сил в цилиндрах двигателя создают сильную вибрацию и повышенный уровень шума в двигателе в целом, что приводит к перегрузу и быстрому износу отдельных элементов двигателя.

Для того чтобы как-то уравновесить вибрации, создаваемые в двигателе, и применяются балансирные валы.

Привод балансирных валов


Привод задействуется от коленвала и предназначен для обеспечения вращательных разносторонних движений валов с установленной угловой скоростью. Зачастую в качестве привода выступает зубчатый ремень.

Для того чтобы снизить вращательные колебания, которые возникают при вращательных движениях вала, используется гаситель колебаний пружинного типа, который устанавливается в звездочке на приводе.

Сложности в ремонте балансирных валов


Напряженная работа балансирных валов часто сопровождается усиленными рабочими нагрузками, вследствие которых выходят из строя подшипники, а также отдельные элементы привода. Быстрый износ или поломка деталей приводит к повышению уровня шума и вибраций, и как результат — обрыву привода.

Ремонтные работы по восстановлению работоспособности балансирных валов отличаются сложностью и дороговизной. Именно поэтому многие автовладельцы предпочитают вместо дорогой замены просто снять балансирные валы, а отверстия закрыть специальными заглушками.

Помимо всего прочего использование балансирных валов влияет на сложность конструкции самого автомобильного двигателя, а также на дороговизну его технического обслуживания.

Если все же есть необходимость произвести замену балансирного вала, вместе с новой деталью устанавливается новая цепь с приводом и нижняя шестерня коленвала.

Балансирные валы двигателя. Назначение и недостатки

Балансировочный вал является металлическим элементом, имеющим выемки расположенные в определенных местах, которые участвуют в создании равномерного распределения массы мотора, что позволяет заглушить его вибрацию, возникающую при его работе. Вращение балансировочного вала происходит благодаря подшипникам. Работа всей системы балансировки осуществляется в режиме повышенных нагрузок, благодаря тому, что валом принимаются все колебания на себя.

Балансирные валы начали устанавливаться в конце 70-х годов, но до сегодняшнего дня эта система страдает от прежних недостатков.

Недостатки балансирной системы

Первым и, пожалуй, главным недостатком является необходимость проведения дорогостоящего ремонта системы. Из-за того что система включает большое количество мелких деталей, и необходимости проведения дополнительной балансировки при проведении ремонтных работ, соответственно увеличивается стоимость услуг по восстановлению балансирных валов. Вот почему большинством автомобилистов, при выходе системы балансировки, выбирается не ремонт, ее просто удаляют из силового агрегата. Конечно, вибрация в этом случае немного увеличивается, но подушками двигателя отлично гасятся возникающие вибрации.

Второй проблемой, связанной с использованием балансирных валов является солидные потери мощности. При использовании этих валов происходит понижение мощности двигателя до 15 л.с., из-за того что двигателю необходимо прикладывать больше усилий для обеспечения вращения составных элементов. Это отрицательно сказывается на динамике двигателя и расходе топлива.

Поэтому вопрос относительно необходимости использования балансирных валов на автомобиле остается открытым. Современные технологии позволяют придумать более совершенные системы для гашения вибрации, однако производителями намеренно усложняется конструкция двигателей, для того чтобы владельцы ТС чаще посещали сервисные центры.

Балансировочный вал одноцилиндровых двигателей.

 Работающий двигатель внутреннего сгорания не вибрировать не может по определению. Поршни, шатуны и коленчатый вал генерируют и накапливают в процессе работы энергию инерции, связанную с возвратно-поступательным и вращательным движением масс. Для уменьшения или полного устранения генерации такой нежелательной энергии, конструкция некоторых современных двигателей предусматривает наличие одного или двух балансировочных (балансирных) валов, оси которых располагаются параллельно оси коленчатого вала.

 Дисбаланс, создаваемый шатунной шейкой и нижней головкой шатуна, приводит к появлению центробежных сил инерции. По сути, такие же силы создают тряску при вращении несбалансированного колеса. Уравновесить их несложно – достаточно расположить груз на противоположной его стороне. И противовесы на щеках коленвала выполняют ту же роль, что грузики при балансировке колеса. 

 С вибрациями, создаваемыми поступательно движущимися массами (ПДМ), сложнее. Ведь поршень должен при подходе к верхней мертвой точке (ВМТ) довольно быстро остановиться, затем столь же быстро ускориться в противоположном направлении. При этом, в силу особенностей геометрии КШМ, максимальную скорость поршень развивает не в середине хода, а немного ближе к мертвым точкам. 

 Постоянные ускорения и торможения ПДМ создают силы инерции первого порядка Р1, а особенности геометрии КШМ приводят к появлению сил инерции второго порядка Р2. Силы инерции первого порядка также называют первичными вибрациями, а второго порядка – вторичными. Частота первичных вибраций равна частоте вращения коленвала. Их амплитуда зависит от массы поступательно движущихся масс и частоты вращения коленвала

 Балансировочный вал имеет форму полукруга. Такая форма вала обу- славливает возможность компенсации сил инерции, возникающих в движущихся массах элементов конструкции двигателя. Балансировочный вал вращается в противоположную сторону от коленчатого вала сторону и в два раза быстрее. Таким образом, снижение уровня вибрации двигателя происходит за счёт взаимной компенсации сил инерции балансировочного и коленчатого вала, так как эти силы направлены навстречу друг другу.

Двигателями с балансировочным валом оборудованы следующие модели мотоциклов : Soul Spirit, Soul Motard, Soul Boss, Soul Rocker.

Автор: Алексей Кондратюк

Балансировка электродвигателя | Полезные статьи

Как известно, электродвигатель (в дальнейшем ЭД) состоит из двух элементов – статического (статора) и подвижного (ротора). Последний при работе может вращаться на очень высокой скорости, которая составляет тысячи и десятки тысяч оборотов в минуту. 

Дисбаланс ротора не только приводит к повышенной вибрации, но и может повредить сам ротор или весь электродвигатель. Также из-за этой проблемы увеличивается риск поломки всей установки, где используется этот ЭД.

Чтобы избежать этих негативных последствий, производится балансировка якорей электродвигателей – она же «балансировка ротора» или «балансировка электродвигателя».

Как производится балансировка роторов электродвигателей

Сбалансированный ротор – это ротор, у которого ось вращения совпадает с осью инерции. Правда, абсолютного баланса можно добиться лишь в идеальном мире, в реальности же всегда наблюдается хоть небольшой, но «перекос». И задача балансировки заключается в его минимизации.

Различают статическую и динамическую балансировку роторов.

Статическая балансировка ротора призвана устранить значительный дисбаланс масс относительно оси вращения. Она может быть произведена в домашних условиях, поскольку не требует использования специального оборудования. Достаточно призматических или дисковых фиксаторов. Также эта операция может производиться с использованием рычажных весов специальной конструкции.

Ротор размещается на призматическом или дисковом фиксаторе. После этого наиболее тяжелая его сторона перевешивает, и деталь прокручивается вниз. На нижней точке делают отметку мелом. Затем ротор перекатывают ещё четырежды, и после каждой окончательной остановки отмечают наиболее нижнюю точку.

Способы статической балансировки роторов и якорей: а — на призмах, б — на дисках, в — на специальных весах; 1 — груз, 2 — грузовая рамка, 3 — индикатор, 4 — рама, 5 — балансируемый ротор (якорь)

Когда на роторе становится пять отметок, замеряют расстояние между крайними и на его середине делают шестую. Затем на диаметрально противоположной точке этой шестой отметки (точке максимального дисбаланса) устанавливают балансирующий груз.

Масса груза подбирается опытным путём. На точке противоположной максимальному дисбалансу устанавливаются утяжелители различной массы, после чего ротор прокручивается и останавливается в любом положении. Если всё ещё наблюдается дисбаланс – масса грузика уменьшается или увеличивается (в зависимости от того, в какую сторону провернулся ротор после остановки). Задача – подобрать такую массу утяжелителя, чтобы ротор после остановки в любом положении не проворачивался.

После определения нужной массы можно либо оставить груз, либо просто высверлить отверстие в полученной шестой точке – точке с максимальным дисбалансом. При этом масса высверленного металла должна соответствовать массе подобранного груза.

Такая статическая балансировка электродвигателя своими руками достаточно грубая и призвана устранить только серьёзные перекосы по массе нагрузки на валу. Есть и другие недостатки. Так, статическая балансировка якоря электродвигателя своими руками потребует многочисленных измерений и вычислений. Для повышения точности и скорости рекомендуется использовать динамический метод.

Для этого потребуется специальный станок для балансировки роторов электродвигателей. Он раскручивает размещённый на нём вал и определяет, по какой из осей наблюдается перекос массы. Динамическая балансировка роторов электродвигателей способна устранить даже мельчайшие отхождения оси инерции от оси вращения.

Динамическая балансировка вала электродвигателя

производится компьютерным методом. Высокоинтеллектуальное оборудование, которое используется для этого процесса, способно самостоятельно подсказать, какой противовес и на какую сторону стоит установить.

Впрочем, найти станок для балансировки очень тяжелого или большого ротора довольно сложно. Обычно динамическая методика устранения перекоса применяется для сравнительно небольших ЭД независимо от мощности. Поэтому, выбирая способы балансировки и центровки электродвигателей, стоит обратить внимание не только на точность операции, но и на физическую возможность провести этот процесс для имеющегося вала.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о