Балансировочные валы: Балансирные валы двигателя: назначение и принцип работы

Вращающиеся уравновешивающие валы создают противодействие для уравновешивания дисбаланса дизельного двигателя TD4, создаваемого компонентами двигателя возвратно-поступательного действия. А сам дисбаланс создается в 4-цилиндровом двигателе, потому что пары поршней перемещаются в противоположных направлениях во время рабочих тактов двигателя. И для того, чтобы уравновесить противодействующие силы парных поршней, масса уравновешивающих валов должна находиться в нижней мертвой точке (НМТ), в то время как пара поршней находится в верхней мертвой точке (ВМТ).

Для компенсирования изменяющихся сил противовесы должны находится в НМТ в то время, когда поршни перемещаются по направлению к ВМТ.

Так как такая ситуация наблюдается дважды на каждый оборот коленчатого вала, частота вращения балансирных валов в два раза больше частоты вращения коленчатого вала.

Сами балансирные валы устанавливаются ниже коленчатого вала и приводятся шестерней, которая расположена (комбинирована) в коленвал, расположенной вблизи противовеса (щеки) поршня третьего цилиндра.

Один балансирный вал приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя и вращается в противоположную сторону по отношению к направлению вращения коленчатого вала.

А вот второй балансирный вал приводится от первого балансирного вала и вращается в ту же сторону, что и коленчатый вал.

Зазор между шестерней коленчатого вала и блоком шестерен балансирных валов регулируется с помощью специального инструмента.

Для регулировки зазора необходимо использовать прокладки, которые устанавливаются между блоком цилиндров и корпусом узла балансирных валов.

А посему, в связи с тем, что ниже коленвала дизельного двигателя TD4 расположен еще и модуль балансирных (уравновешивающих) валов, нижняя часть блока-цилиндров дизельного двигателя TD4, удлинена так называемой насадкой поддона, или удлинителем.

И уж только на нее и прикрепляется сам поддон. Таким образом конструкция нижней части дизельного двигателя TD4 — усложнена вот таким бутербродом, что создает (на мой взгляд) лишние стыковые поверхности, которые уплотнены герметиком на заводе при сборке двигателя.

И что самое обидное, в процессе эксплуатации, со временем эти стыковые соединения дают течь масла из картерного пространства. И для дизельных двигателей ФРИЛЕНДЕР 2 – это довольно типичная проблема. Таким образом масло ДВС может подтекать не только через уплотнения поддона, но и через уплотнение удлинителя поддона и блока цилиндров. Для устранения данной течи приходится демонтировать все эти элементы, зачищать, и уж только потом переуплотнять новым герметиком. Наверное данное усложнение конструкции сводится к особенностям технологий производственного цикла – так наверное дешевле и проще, но практика показывает, что хлопот владельцам ФРИЛЕНДЕР 2 эта технология сборки создает достаточно много, судя по системным ремонтам в сервисной практике Ленд Ровер.

Услуги по техническому обслуживанию и ремонту промышленной балансировки валов

Балансировка валов вращающихся механизмов является критически важной операцией, поскольку помогает предотвратить преждевременный износ и даже разрушение этой части оборудования. Если у вас есть оборудование с приводным валом, которое нуждается в техническом обслуживании или ремонте, у нас есть инструменты и опыт для выполнения статической и динамической балансировки здесь, в HI-TEK Balancing, а также в полевых условиях.

Наши комплексные услуги по балансировке валов включают:

• Динамическая балансировка
• Статическая балансировка
• Центрирование масс
• Аккуратное удаление и добавление материала с помощью внутренней обработки
• Устранение неполадок и балансировка там, где другие терпят неудачу
• Услуги по профилактическому обслуживанию и анализу вибрации

При вращении неуравновешенной системы возникают периодические линейные силы и/или силы кручения, перпендикулярные оси вращения. Периодический характер этих сил обычно воспринимается как вибрация. Эти внеосевые вибрационные силы могут превышать расчетные пределы отдельных элементов машины, влияя на производительность оборудования, а также сокращая срок службы этих деталей.

Если ваше вращающееся оборудование испытывает вибрацию, которая, как вы подозреваете, вызвана разбалансировкой вала, это может быть результатом отсутствия балансировочных грузов, нарушения сварных швов, грязи или отложений краски или даже искривления вала. Балансировка вала становится необходимой всякий раз, когда происходит смещение центра масс вала относительно оси вращения. Какой бы ни была причина, наши специалисты по балансировке валов в компании HI-TEK обладают навыками, ресурсами и опытом для быстрой и эффективной повторной балансировки вала, независимо от размера или типа вращающегося оборудования.

Как узнать, не отбалансирован ли мой карданный вал?

Есть много индикаторов неуравновешенного вала. Преждевременный выход из строя подшипника часто является признаком дисбаланса. Неуравновешенные валы создают дополнительные центробежные силы, которые повторно нагружают подшипники, что приводит к их преждевременному выходу из строя. Чрезмерная вибрация также является очевидным признаком. Те же самые силы, которые приводят к выходу из строя подшипников, вызывают чрезмерную вибрацию. Эти силы также могут привести к выходу из строя несущей конструкции, поддерживающей вращающийся вал.

Каковы некоторые распространенные проблемы с балансировкой вала?

Полые валы и валки часто поступают к нам не прямыми. Непрямые валы создают эффект скакалки при вращении с рабочей скоростью. Это вызывает чрезмерный дисбаланс, который нельзя исправить обычными методами удаления или добавления материала. В Hi-Tek мы регулярно проверяем прямолинейность вала в начале процесса балансировки вала. Если наблюдается изгиб, мы выпрямим вал, прежде чем переходить к балансировке, чтобы обеспечить минимальную корректировку, необходимую для балансировки вала в соответствии с допуском.

Длинные, узкие и полые детали, такие как карданные валы и ролики, усложняют балансировку для многих сервисных специалистов. Часто есть только небольшое количество материала, который можно удалить или добавить и в очень определенных местах. Hi-Tek специализируется на точном измерении дисбаланса, поэтому корректировки могут быть сделаны в рамках узких спецификаций, которые диктуют OEM-производители валов или роликов.

Валы, обслуживаемые в полевых условиях, сталкиваются со своими уникальными проблемами. В дополнение ко всем проблемам, описанным выше, может потребоваться ремонт подшипников, несущей конструкции и самих валов. В механических системах, которые требуют почти постоянной работы, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для больших коммерческих зданий, валы и роторы обычно работают до тех пор, пока не будет наблюдаться значительный шум. После того, как шум замечен обслуживающим персоналом здания, повреждение вала, подшипников или опорных конструкций уже происходит.

Hi-Tek Balancing в полевых условиях являются экспертами в устранении этих повреждений перед балансировкой. Затем мы анализируем вибрацию, балансируем ротор и даем рекомендации по улучшению механической системы для предотвращения преждевременных отказов в будущем.

Будь то в нашем магазине в Луненбурге, Массачусетс, или в вашем офисе по всей стране, технические специалисты Hi-Tek Balancing могут быстро отремонтировать и отбалансировать ваши валы и ролики, чтобы ваша механическая система снова заработала.

Свяжитесь с нами сегодня!

Уравновешивающий вал | Автопедия | Fandom

В поршневых двигателях уравновешивающий вал представляет собой утяжеленный эксцентриком вал, который компенсирует вибрации в конструкциях двигателей, которые не сбалансированы по своей природе (например, большинство четырехцилиндровых двигателей). Впервые их изобрел британский инженер Фредерик Ланчестер в 1904 году. ^[1]

Содержание

• 2 Применение с четырьмя цилиндрами
• 3 Применение с шестью цилиндрами
• 4 Производственные реализации
• 5 См. также
• 6 Каталожные номера
• 7 Внешние ссылки

Обзор

Уравновешивающие валы чаще всего используются в рядных четырехцилиндровых двигателях, которые из-за асимметрии конструкции имеют присущую им вибрацию второго порядка (вибрация при удвоенном числе оборотов двигателя), которую невозможно устранить, независимо от того, насколько хорошо работают внутренние компоненты. сбалансированы. В плоских двигателях поршни расположены горизонтально друг против друга, поэтому они естественным образом сбалансированы и не требуют дополнительных сложностей, затрат или потерь мощности, связанных с балансирными валами. Эта вибрация возникает из-за того, что движение шатунов в рядном двигателе несимметрично при вращении коленчатого вала; таким образом, в течение заданного периода вращения коленчатого вала опускающийся и восходящий поршни не всегда полностью противоположны в своем ускорении, что приводит к возникновению чистой вертикальной силы инерции дважды за каждый оборот, интенсивность которой увеличивается квадратично с частотой вращения, независимо от того, насколько близко компоненты согласованы. для веса.

Проблема усугубляется с увеличением рабочего объема двигателя, поскольку единственными способами добиться большего рабочего объема являются увеличение длины хода поршня, увеличение разницы в ускорении или увеличение диаметра цилиндра, увеличение массы поршней; в любом случае, Величина инерционной вибрации увеличивается.

Основная концепция балансирных валов существует с 1904, когда он был изобретен и запатентован британским инженером Фредериком Ланчестером. Два уравновешивающих вала вращаются в противоположных направлениях с удвоенной частотой вращения двигателя. Эксцентриковые грузы одинакового размера на этих валах рассчитаны и сфазированы таким образом, что инерционная реакция на их вращение в противоположных направлениях компенсируется в горизонтальной плоскости, но добавляется в вертикальной плоскости, давая результирующую силу, равную всего лишь 180 градусам, не совпадающую по фазе с нежелательной. вибрации второго порядка базового двигателя, тем самым отменяя ее. Однако фактическая реализация концепции достаточно конкретна, чтобы ее можно было запатентовать. Основная проблема, представленная концепцией, заключается в адекватной поддержке и смазке детали, вращающейся с удвоенной частотой вращения двигателя при более высоких оборотах, когда вибрация второго порядка становится неприемлемой.

Ведутся споры о том, сколько мощности стоят двигателю сдвоенные балансирные валы. Базовая приведенная цифра обычно составляет около 15 л.с. (11 кВт), но она может быть чрезмерной для чисто потерь на трение. Возможно, это просчет, полученный из-за обычного использования инерционного динамометра, который рассчитывает мощность по угловому ускорению, а не по фактическому измерению крутящего момента в установившемся режиме. Таким образом, мощность 15 л.с. (11 кВт) включает в себя как фактические потери на трение, так и увеличение угловой инерции быстро вращающихся валов, что не будет иметь значения при постоянной скорости. Тем не менее, некоторые владельцы модифицируют свои двигатели, удаляя балансирные валы, как для того, чтобы восстановить часть этой мощности, так и для уменьшения сложности и потенциальных областей поломки для повышения производительности и использования в гонках, поскольку обычно (но ошибочно) считается, что плавность, обеспечиваемая уравновешивающие валы могут быть получены после их снятия путем тщательной балансировки возвратно-поступательных компонентов двигателя.

Четырехцилиндровые двигатели

Компания Mitsubishi Motors первой в современную эпоху разработала двигатели Astron с «бесшумным валом» в 1975 году, с уравновешивающими валами, расположенными внизу на боковой стороне блока цилиндров и приводимыми в движение цепями от масляного насоса. впоследствии лицензировал патент Fiat, Saab и Porsche. ^[1]

Компания Saab дополнительно усовершенствовала принцип уравновешивающего вала для преодоления второй гармоники боковых вибраций (из-за той же базовой асимметрии в конструкции двигателя, но гораздо меньшей по величине) путем размещения уравновешивающих валов с поперечной симметрией, но на разных высотах. над коленчатым валом, тем самым создавая крутящий момент, который противодействует боковым вибрациям при удвоенных оборотах двигателя, что обеспечивает исключительно плавную работу двигателя B234.

Шестицилиндровые двигатели

Другая конструкция уравновешивающего вала используется во многих двигателях V6. В то время как оптимально спроектированный двигатель V6 будет иметь угол 60 градусов между двумя рядами цилиндров, многие современные двигатели V6 являются производными от старых двигателей V8, которые имеют угол 90 градусов между двумя рядами цилиндров. В то время как это обеспечивает равномерный порядок воспламенения в 8-цилиндровом двигателе, в шестицилиндровом двигателе это приводит к скачкообразному ритму, когда при каждом обороте коленчатого вала три цилиндра зажигаются с частотой 9Интервалы 0 градусов, за которыми следует промежуток 90 градусов без импульса мощности. Этого можно избежать, используя более сложный и дорогой коленчатый вал, который изменяет соотношение между цилиндрами в двух рядах, чтобы обеспечить эффективную разницу в 60 градусов, но в последнее время многие производители сочли более экономичным адаптировать концепцию балансирного вала, используя один вал с противовесами, расположенными так, чтобы обеспечить вибрацию, которая компенсирует тряску, присущую 90-градусному V6.

Внедрение производства

Другие производители, выпускающие двигатели с одним или двумя уравновешивающими валами, включают(d):

• Alfa Romeo 2,0 л, четырехцилиндровый, устанавливается на Alfa Romeo 156
• Крайслер К двигатель
• Chrysler 2,4 л и 2,5 л Neon Двигатель
• Модульный двигатель Ford V10
• Двигатель Форд Таунус V4
• Бьюик 3800 V6
• General Motors Corporation Quad 4 и Ecotec
• Двигатель GM Atlas четырех- и пятицилиндровые двигатели (два балансирных вала)
Двигатель
• GM Quad-4, который использовался в Pontiac Sunfire 1995 года.
• Двигатель GM Vortec V-6 (один балансирный вал)
• Четырехцилиндровый двигатель Honda 2,2 л (F22)
• Двигатель Mazda 2,3 л MZR (два балансирных вала)
• Двигатель Мицубиси «Астрон»
• Nissan 2,5 л (QR25DE) четырехцилиндровый двигатель
• Рядные четырехцилиндровые двигатели Porsche 2,5 л, 2,7 л и 3,0 л
• Двигатель Subaru EF
• Тата Нано
• Тойота 2,4 л (2AZ-FE)
• Двигатель Saab H

• Volvo B234F, B204GT и B204FT (четыре цилиндра, два уравновешивающих вала, головка 16V, используется в сериях 700 и 900)

, а также многочисленные мотоциклетные двигатели, особенно вертикальные близнецы, и даже некоторые небольшие одноцилиндровые двигатели.