Уравновешивание двигателей
При работе поршневых двигателей в результате действия в них периодических неуравновешенных сил возникает вибрация.
К периодическим неуравновешенным силам относятся силы инерции поступательно-движущихся частей и вращающихся масс двигателя. Вибрации подвергаются сам двигатель, машинный фундамент и корпус судна. Вибрация ухудшает эксплуатацию, ослабляет прочность конструкций и приводит к их разрушению.
В результате ускорения движущихся частей возникают силы инерции прямолинейно-движущихся и вращающихся масс.
Рассмотрим силы инерции, возникающие в одноцилиндровом двигателе (рис. 225). Так как ускорение в данный момент направлено вниз, то сила инерции поступательно-движущихся масс Ри направлена вверх. К прямолинейно-движущимся массам относятся массы поршня, ползуна, штока и 40% массы шатуна. Центробежная сила Jц вращающихся масс направлена от центра вала по кривошипу и может быть заменена составляющими: вертикальной 
К неуравновешенным вращающимся массам относятся массы шейки мотыля, эксцентричной части щек и 60% массы шатуна. Вдоль оси цилиндра будет действовать сила R = Jп + Jв. Эта сила стремится оторвать двигатель вместе с фундаментной рамой с места, а сила Jг—«сдвинуть» двигатель в горизонтальной плоскости. Так как обе силы знакопеременные, то это вызывает вибрацию фундамента и корпуса судна.
Для многоцилиндрового двигателя в каждом цилиндре действуют силы R и Jг: они стремятся вращать двигатель вокруг его центра тяжести. Полностью уравновешенным считается двигатель, у которого все силы инерции и моменты от сил инерции поступательно-движущихся и вращающихся масс равны нулю.
Для уравновешивания двигателей применяют противовесы и соответствующее расположение кривошипов коленчатого вала. Увеличение числа цилиндров двигателя и правильный выбор элементов движения улучшают уравновешенность двигателя.
В многоцилиндровом двигателе угол между кривошипами последовательно работающих цилиндров выбирается из условия равномерности вспышек и рабочих ходов, что выравнивает крутящий и опрокидывающие моменты. Противовесы размещают либо на щеках коленчатого вала, либо в двух шестернях, установленных в остове двигателя и вращающихся в разные стороны (динамический противовес).
Расчет уравновешенности двигателей производится аналитическим или графическим методом. В первом случае исходят из того, что центробежная сила инерции от неуравновешенных масс Jц = тцR?
Для уравновешивания центробежной силы инерции Jц закрепляют на продолжении щек кривошипа два равных противовеса (рис. 226) с массой
где r — расстояние от центра тяжести противовеса до оси вала.
Для прямолинейно-движущихся масс неуравновешенные силы инерции
где тп—масса поступательно-движущихся частей, кг;
а — ускорение, м/сек2.
Подставив значение ускорения а из формулы (172), получаем
где — mпR?2cos ? = P и I —сила инерции первого порядка;
— mпR?2cos 2? = Pи II — сила инерции второго порядка.
Силы инерции первого и второго порядков изменяются, как и ускорения, по закону косинусоиды, причем сила инерции первого порядка достигает наибольшей абсолютной величины два раза за один оборот коленчатого вала, а второго порядка — четыре раза. Силу инерции первого порядка, действующую по оси цилиндра, уравновешивают с помощью противовеса массой т, центр тяжести которого отстоит от оси вала на расстоянии r = mпR / 2m.
Для уравновешивания сил второго порядка используют динамические противовесы, вращающиеся с удвоенной угловой скоростью. Такие противовесы усложняют конструкцию двигателя, а поэтому их редко применяют в судовых двигателях.
Графический метод исследования неуравновешенности заключается в построении многоугольников сил и моментов. Многоугольники строят из произвольной точки О. В принятом масштабе откладывают векторы сил и моментов, соответствующие направлению сил в данный момент. Замыкающие стороны соответствующих многоугольников будут равны неуравновешенным силам или их моментам. В замкнутых многоугольниках силы и моменты будут уравновешены. Графический метод уравновешивания пятицилиндрового двухтактного двигателя приведен на рис. 227.
Исходные данные: число цилиндров — пять, отношение ?=R / L = 0,22, частота вращения 2,03 об/сек, радиус кривошипа R = 0,6 м; масса поступательно-движущихся частей тп = 7500 кг; масса вращающихся частей тц=4500 кг; величина R?2=10; расстояние от оси i-го цилиндра к середине коленчатого вала h i.
Для удобства расчет действующих сил инерции и моментов от этих сил сводим в табл. XIII. Как видно из рисунка, силы инерции вращающихся масс Jц, силы инерции поступательно-движущихся масс первого порядка РпI и второго порядка РпII и полностью уравновешены— многоугольники замкнуты. Моменты Mц, МиI, МII— неуравновешены.
Исследование уравновешивания многоцилиндровых двигателей дает возможность сделать следующие выводы:
- Зеркальное расположение кривошипов позволяет полностью уравновесить моменты первого и второго порядков при числе цилиндров ?6.
2. Моменты сил инерции первого и второго порядков полностью уравновесить при незеркальном расположении кривошипов нельзя.
3. С увеличением числа цилиндров качество уравновешивания двигателя улучшается.
Уравновешивание двигателей — Тракторы и автомобили (Инженерия)
Цель лекции: Познакомиться с условиями и способами уравновешивания современных автотракторных двигателей.
7.1 Уравновешенность и уравновешивание поршневых двс
В кшм постоянно действуют непрерывно изменяющиеся силы и моменты, и если они не уравновешенны, то вызывают сотрясение и вибрацию двигателя, передаются раме трактора или автомобиля.
Различают внешнюю и внутреннюю неуравновешенность двс.
Внешняя неуравновешенность – это наличие периодичных сил инерции и моментов сил инерций, а также опрокидывающего момента – которые передаются на опору двигателя.
Внутренняя неуравновешенность – это возникновение в поперечных сечениях блока цилиндров и других деталях упругих сил и моментов, т. е. возникают внутренние сгибающие и скручивающие моменты. Расчёт внутренних сил и моментов применяют для оценки деформаций блока цилиндров, напряжений и вибраций.
Мы будем рассматривать только внешнюю неуравновешенность двигателя.
К неуравновешенным силам и моментам относятся:
а) силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс
и центробежные силы вращающихся масс ;
Рекомендуемые материалы
б) продольные моменты сил инерции и , возникающие в многоцилиндровых двигателях от неуравновешенных сил и ;
в) Крутящий момент и равный ему, но противоположно направленный опрокидывающий момент .
Уравновешенность – это такое состояние двигателя, при котором он полностью уравновешен.
Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы, силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению, или равны 0.
Условия уравновешенности двигателя с любым числом цилиндров принято записывать в виде:
а) и — результирующие силы инерции первого порядка и их моменты равны 0.
б) и — результирующие силы инерции второго порядка и их моменты равны 0.
в) и — результирующие центробежные силы инерции и их моменты равны 0.
Уравновешивание – это комплекс конструктивных, производственных и эксплуатационных мероприятий, направленных на уменьшение или полное устранение неуравновешенных свободных сил инерции и моментов.
Уравновешивание может осуществляться!
а) Подбором определенного числа цилиндров, их расположением и выбором соответствующей схемы коленчатого вала;
б) Установкой дополнительных масс;
в) Установкой дополнительных механизмов.
При расчете сил и моментов сил инерции используют выражения:
;
;
;
;
;
.
Lц – расстояние между осями цилиндров;
mj, mR – неуравновешенные массы поступательно движущихся и вращающихся частей КШМ одного цилиндра.
n – число цилиндров двигателя.
7.2 Уравновешивание одноцилиндрового двигателя.
в одноцилиндровом двигателе:
эти силы неуравновешенны
неуравновешенных моментов нет
т.
к. одиночные силы не создают момента.
7.2.1Силы инерции первого порядка P
j1Pj1 может быть уравновешенна установкой масс 2mпрj на продолжении щек к. в.
т. е.
т. е. — перенос Pj1 из верхней плоскости в горизонтальную
Вывод: установкой двух противовесов на продолжении щек можно уравновесить Pj1. Однако при этом возникает горизонтальная составляющая центробежной силы этих дополнительных масс, вызывающая вибрацию двигателя в горизонтальной плоскости, которой не было до установки этих масс.
Чаще всего Pj1 уравновешивают не полностью, а частично (чаще на 50%), т. е.
— частичное уравновешивание Pj1
Следовательно, максимальное воздействие от силы Pj1 на корпус двигателя при наличии такой дополнительной массы всегда будет на 50% меньше.
Частичное уравновешивание Pj1 происходит в результате частичного переноса действия силы инерции из вертикальной плоскости в горизонтальную.
Полностью сила Pj1 может быть уравновешенна только с помощью специального механизма.
В специальном механизме приводятся во вращение две дополнительные массы m’ с угловой скоростью .
— при такой массе m’пр горизонтальные составляющие их центробежных сил при любых углах φ взаимно уравновешиваются, а вертикальные составляющие дают равнодействующую , которая равна силе Pj1, но направлена в противоположную сторону.
7.2.2 Сила инерции второго порядка – P
j2.Pj2 может быть полностью уравновешенна только с помощью специального механизма, так же как и Pj1. Однако дополнительные массы должны иметь частоту вращения .
т. е.
Этот способ используется в двигателе А–41. Однако из-за сложности и громоздкости уравновешивающего механизма используется редко.
7.2.3 Центробежная сила К
R.
КR – полностью уравновешивается установкой на щеках к. в. 2 одинаковых противовесов.
Масса каждого из противовесов будет равна:
— условие полного уравновешивания КR и частичного (50%) Pj1.
7.3 Уравновешивание двух цилиндрового двигателя.
7.3.1 Одностороннее расположение кривошипов.
Порядок работы 1 – 2, промежуток между вспышками — 3600
; ; — уравновешенны, так как действующие силы и плечи приложения этих сил равны.
Уравновешивание двухцилиндрового двигателя осуществляется таким же способом, что и одноцилиндрового.
7.3.2 Кривошипы расположены под углом 180
0Порядок работы 1-1, чередование вспышек 1800 и 5400.
не уравновешенны.
Полностью уравновесить — можно только путем установки специального механизма, (уравновешивающего механизма) как для одноцилиндрового двигателя.
Момент сил инерции первого порядка:
— не уравновешен.
Lц – расстояние между осями цилиндров.
— с помощью противовесов, устанавливаемых на крайних щеках к. в. можно полностью или частично перенести из вертикальной плоскости в горизонтальную.
т.е.
— условие полного переноса из вертикальной плоскости в горизонтальную.
Момент сил инерции второго порядка уравновешен
.
Момент центробежных сил.
— действует во вращающейся плоскости колен. вала и м. б. полностью уравновешен противовесами mпрR – на плече ρR.
— условие уравновешивание момента центробежных сил.
b – расстояние между противовесами.
7.4 Уравновешивание однорядного четырехцилиндрового двигателя (с кривошипами под углом 180
0).Порядок работы 1-3-4-2 (или 1-2-4-3), чередование вспышек – 1800.
Модели двигателей: СМД – 14, Д – 50, Д – 240, М – 21, М – 24, ВАЗ и др.
Из схемы расположения кривошипов и направления сил инерции в двигателе можно сделать выводы:
— — силы инерции первого порядка уравновешенны;
— — результирующая сил инерции второго порядка не уравновешенна
— может быть уравновешенна с помощью дополнительного уравновешивающего механизма.
— центробежные силы инерции КR для всех цилиндров равны и попарно взаимно уравниваются.
, ,
моменты сил инерции первого, второго порядков и центробежных сил – уравновешенны.
Несмотря на конструктивное уравновешивание центробежных сил инерции, в некоторых четырехцилиндровых двигателях на коленчатом валу устанавливают противовесы для разгрузки коренных подшипников от действия этих сил.
7.5 Уравновешивание шестицилиндрового рядного
двигателя.
Порядок работы: 1-5-3-6-2-4; 1-4-2-6-3-5.
Чередование вспышек — 1200
Кривошипы расположены под углом 1200.
Используется на двигателях ЗИЛ – 164, ЗИЛ – 120, ГАЗ – 52, УРАЛ – 5М.
шести цилиндровый двигатель можно представить как два спаренных трехцилиндровых двигателя.
1)
Тогда:
— силы первого порядка уравновешенны;
2)
— силы второго порядка уравновешенны;
3)
— центробежные силы инерции уравновешенны
.
шести цилиндровый рядный двигатель полностью уравновешен, однако некоторые двигатели имеют противовесы для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил.
7.6 Уравновешивание двухцилиндрового
V — образного двигателя
(γ – угол развала 900).
Анализ уравновешенности двухцилиндрового V – образного двигателя можно распространить и на многоцилиндровые V – образные двигатели, так как они состоят из определенного количества двухцилиндровых секций, работающих на один и тот же коленчатый вал.
чередование вспышек 2700 и 4500.
γ – угол развала 900
1) Силы инерции первого порядка:
Для первого цилиндра:
Для второго цилиндра:
Линии действия сил и пересекаются в точке О, они взаимно пенпердикулярны.
Равнодействующая этих сил:
— равнодействующая сил построена по значению и всегда направлена по радиусу кривошипа.
Эта сила может быть уравновешенна увеличением масс противовесов, которые устанавливают для продолжения щек кривошипа.
Равнодействующая направлена по радиусу кривошипа, так как:
; ;
Добавочная масса для одного из двух противовесов определяется
, откуда
2) Силы инерции второго порядка.
для первого цилиндра
для второго цилиндра
т. е. — т. е. абсолютные значения равны, но противоположны по направлению
Равнодействующая этих сил:
— равнодействующая Рj2 изменяется по гармоническому закону, не уравновешенна и передается на опоры двигателя.
Поскольку силы Р’j2 и Р’’j2 всегда равны по абсолютной величине и противоположны по знаку, их равнодействующая действует всегда по горизонтали.
Причем при значениях φ:
φ=0…450; 1350…2250; 3150…3600 – направлена влево
φ=450…1350; 2250…3150 – направлена вправо
Направление (из графика j2=f(φ)).
Центробежная сила инерции — КR
так как на одной кривошипной шейке расположено два шатуна, то
— масса шатунной шейки и средней части щеки;
— приведенная масса шатуна, отнесенная к оси кривошипа к его нижней головке
— приведенная масса щеки к оси кривошипа
— уравновешивается с помощью противовесов, установленных на продолжении кривошипа.
,
Тогда общая масса противовеса будет: ( и )
Так как силы инерции и действуют в одной плоскости, то они не создают неуравновешивающего момента
; ; .
7.7 Уравновешивание V -образного шести цилиндрового двигателя
с углом развала между цилиндрами 900 и тремя спаренными кривошипами под углом 1200.
СМД – 60, 62, ЯМЗ – 236.
Порядок работы цилиндров: 1л-1п-2л-2п-3л-3п; 1-4-2-5-3-6
чередование вспышек: 900 и 1500.
Коленчатый вал такого двигателя можно рассматривать как тройную секцию из двухцилиндровых V – образных двигателей, где для секций:
1) Равнодействующая сил инерции первого порядка для всего двигателя (проекция на вертикальную ось).
2) Сила инерции второго порядка для одной секции:
— изменяется по закону косинуса двойного угла и всегда горизонтальна.
Вектор момента пенпердикулярен плоскости его действия и направлен в сторону, смотря из которой мы видим вращение против часовой стрелки.
И имеет направление:
Сумма равнодействующих сил инерции:
3) — центробежные силы также действуют по радиусу кривошипа, как и результирующие силы инерции первого порядка , поэтому:
.
4) Суммарный момент от сил инерции первого порядка действует во вращающейся плоскости, и равен моменту, создаваемому силами и (первого и третьего кривошипа на плече 2Lц).
По теореме косинусов ()
Учитывая, что
или
5) Момент от центробежных сил, также, как и , так как направление этих сил совпадает.
Определим плоскость действия этих моментов по отношению к плоскости первого кривошипа.
Из геометрического построения видно, что φ1=300 или аналитически по теореме синусов
Следовательно действие суммарного момента сил инерции первого порядка () и момента от центробежных сил () можно уравновесить одновременно, установкой противовесов массой () на концах вала в плоскости действия суммарного момента (), т. е. под углом и плоскости первого кривошипа.
b – расстояние по оси коленчатого вала между противовесами.
1) Если направление сил определено, то момент по схеме складывается сразу.
2) Если силы возьмем в одном направлении, то знаки учтем по значениям функций.
6) Суммарный результирующий момент от сил инерции второго порядка находят как сумму моментов относительно средней точки.
— действует момент в горизонтальной плоскости.
Найдем угол поворота кривошипа φ, при котором этот момент будет иметь максимальное значение.
Для этого функцию исследуем на max.
Возьмем производную
период изменения j2=900
7.8 Уравновешивание V – образного восьмицилиндрового двигателя
с углом развала цилиндров 900.
ЯМЗ – 238, ЗИЛ – 130, ЗИЛ – 111, ЗИЛ — 375, ГАЗ – 66, КАМАЗ – 740
Кривошипы пространственного коленчатого вала расположены в двух взаимно пенпердикулярных плоскостях.
Промежуток между вспышками – 900
угол развала γ=900
порядок работы 1л-1п-4л-2л-2п-3л-3п-4п; 1-5-4-2-6-3-7-8
Равнодействующая силы инерции первого порядка.
— силы инерции первого порядка взаимно уравновешенны.
Суммарный момент этих сил ().
— в вертикальной плоскости (1-4 кривошип)
— в горизонтальной плоскости (2-3 кривошип)
действие моментов под углом 900, поэтому:
;
3) Равнодействующие силы инерции второго порядка всегда направлена по горизонтали для каждой секции двигателя пенпердикулярна к оси коленчатого вала двигателя.
Сумма этих равнодействующих сил равна 0.
так как:
4) Равнодействующая центробежных сил равна 0.
5) Суммарный момент сил инерции второго порядка.
Возьмем момент относительно середины (точка А).
6) Суммарный момент центробежных сил действует в той же плоскости, что и равнодействующий момент сил инерции первого порядка :
т. е.
Очевидно, что сумма двух результирующих моментов будет равна
— действует во вращающейся плоскости.
Уравновешивание этих моментов осуществляется противовесами, путем установки двух противовесов на концах коленчатого вала, в плоскости действия моментов, (т. е. под углом α=18026’) масса противовесов:
b – расстояние между противовесами mпр по оси коленчатого вала.
ρ – расстояние от центра тяжести общего противовеса до оси коленчатого вала.
Угол вращающейся плоскости установки противовесов.
2-3 секции:
1-4 секции:
Вам также может быть полезна лекция «13 Теоретические основы решения задач на пэвм».
Различия в уравновешивании восьмицилиндровых двс.
1. ЯМЗ – 238 – под углом 18026’ – на всех щеках
2. ЗИЛ – 130 – ПОД УГЛОМ 110 на щеках крайних кривошипах, под углом 250 – на щеках средних кривошипах.
3. КАМАЗ – 740 на первой и последней щеках кривошипов.
Как отбалансировать двигатель — Основы балансировки двигателя
| Практическое руководство — Двигатель и трансмиссия
Пользовательские комбинации хода поршня и облегченные поршни теперь являются нормой, но это может вызвать проблемы, если вы не набрали номер . . .
‘В наши дни мир производительности полон классных комбинаций поршневых двигателей, которые занимают больше страниц в каталогах коленчатых валов, чем когда-либо прежде. Мы говорим о длинноруких Фордах 460, диких комбинациях Кливленда, странных рядных шестицилиндровых двигателях и неровностях хода нового поколения двигателей GM Gen III.
Все это на службе подхода «мое больше твоего» к героизму лошадиных сил. Но вся эта ажиотаж со строками также может вызвать недоумение.
Автопроизводители известны тем, что покупают запчасти нетрадиционными способами, такими как встречи по обмену, распродажи магазинов и тайные сделки с хорошими парнями. Хотя цена обычно является правильной, это также может привести к скрытым затратам, когда придет время сбалансировать вращающийся узел. Балансировка звучит просто, но, как мы обнаружили, есть много магазинов, которые все еще сверлят отверстия традиционным способом, когда применение нескольких простых приемов может сделать жизнь проще и дешевле. Мы столкнулись с типичной проблемой веса, когда пришло время сбалансировать строчник Ford 331ci с малым блоком. Грубый старик из местного магазина весов сказал: «Я не буду балансировать это. Мне придется превратить это в кусок швейцарского сыра. о балансировке двигателей в процессе.
Правильно сбалансированный высокопроизводительный коленчатый вал и вращающийся узел должны весить менее 1 грамма, чтобы двигатель не испытывал проблем с долговечностью подшипников или коленчатого вала.
Вопрос баланса
Прежде чем углубляться в кастомный материал, мы решили, что нам лучше освежить в памяти то, как именно сбалансированы оригинальные двигатели, и изучить проблему внутреннего/внешнего баланса. Чтобы начать наше путешествие, мы решили поговорить с Томом Либом из Scat Crankshaft, у которого большой опыт в области балансировки. Либ очень самоуверен в этом вопросе, потому что он видел почти все мыслимые варианты неисправности коленчатого вала. Большинство из них не из-за плохого качества, как многие думают. Обычно двигатель либо подвергался злоупотреблениям с чрезмерными оборотами, либо неправильно балансировался, либо часто страдал от сочетания этих двух факторов.
Давайте начнем с короткого урока по конструкции коленчатого вала. Противовесы коленчатого вала предназначены для компенсации (или уравновешивания, если хотите) эффекта инерции относительно тяжелого поршня и шатуна, движущихся как вращательно, так и возвратно-поступательно (вверх-вниз) на скорости.
Внутренний и внешний баланс
Упаковка также является важным вопросом. Во время проектирования смолл-блока 400ci основным инженерным препятствием было недостаточное пространство внутри картера смолл-блока для более крупных противовесов, необходимых для увеличенного 4,125-дюймового поршня модели 400. Это было особенно сложно в задней части двигателя, потому что задняя часть картера на малоблочном Chevy ограничена размещением масляного фильтра. Решение потребовало установки внешних балансировочных грузов на гармоническом балансире и маховике/гибкой пластине. Одним из преимуществ внешних грузов является то, что они, как правило, легче, поскольку расположены на крайних концах коленчатого вала. Недостатком является то, что эти смещенные грузы передают свои собственные крутящие силы обратно на коленчатый вал, что нехорошо. Такая же ситуация происходит с Chevy с большим блоком 454ci, который также является единственным серийным большим блоком, в котором для балансировки двигателя используются внешние веса.
Смолл-блочные Ford всегда были внешне сбалансированы, но поскольку имя Ford является синонимом перемен, инженеры Blue Oval изменили величину внешнего баланса, когда двигатели превратились в цельное заднее главное уплотнение. Ранние модели Ford с малыми блоками использовали 28 унций-дюймов в качестве внешнего веса, изменившись за 19 лет.От 81 до 50 унций-дюймов. Как и в случае с малоблочными двигателями Chevy, детали могут взаимозаменяться между ранними и поздними двигателями, но для обеспечения бесперебойной работы двигателя коленчатый вал, балансир и гибкая пластина / маховик должны находиться в одном семействе балансировочных элементов.
Bob Weight Blues
Когда дело доходит до покупки какого-либо коленчатого вала или если вы планируете добавить набор новых легких поршней к существующему двигателю, балансировка этого вращающегося узла может оказаться сложной задачей. Одна из ссылок, с которыми вы столкнетесь, называется «вес боба». Эта спецификация относится к массе, расположенной на одной шейке коленчатого вала, которая включает в себя как возвратно-поступательные, так и вращающиеся части массы всего узла. Вращающийся вес относится к массе нижней половины шатуна, прикрепленного к коленчатому валу. Возвратно-поступательный вес в основном представляет собой все, начиная с середины шатуна вверх, включая поршень, поршневой палец и кольца.
Каждый высокопроизводительный коленчатый вал имеет определенное значение веса боба, например 1800 граммов. Грамм — это метрическая единица измерения, эквивалентная 11/428 унции. Вес боба в 1800 граммов — это, по сути, вес каждого из противовесов. Однако вы не просто суммируете все значения, чтобы определить вес боба. Формула: 100 процентов вращающегося веса плюс 50 процентов возвратно-поступательного веса. Давайте используем пример, чтобы увидеть, как это разбивается:
| Вращающийся груз (г) | Поршневой груз (г) | |
| Стержневой подшипник | 50 | |
| Большой конец стержня | 420 | |
| Малый конец стержня | 180 | |
| Поршень | 450 | |
| Браслет | 80 | |
| Кольца | 38 | |
| Масло | 2 | |
| Итого | 470 | 750 |
Прежде чем мы двинемся дальше, помните, что у нас есть пара возвратно-поступательных грузов (два поршня) на шатунную шейку. Математика выглядит так:
Половина возвратно-поступательного веса составляет 750/2 = 375 x 2 поршня на шейку = 750 грамм, а общий вращающийся вес составляет 470 x 2 = 940 грамм. Таким образом, 750 + 940 = 1690 грамм.
Если значение динамической нагрузки для вашего нового коленчатого вала больше, чем базовая масса ваших новых шатунов, поршней и колец, то необходимо снять груз с коленчатого вала, чтобы сбалансировать сборку. Это относительно простая задача точного сверления нескольких отверстий в противовесах коленчатого вала. Если значение веса бобины для коленчатого вала меньше, чем для комбинации поршень-шатун, к коленчатому валу необходимо добавить металл Мэллори. Мэллори — очень плотный металл, более чем в два раза превышающий плотность стали. Кусок Мэллори диаметром 11/42 дюйма и длиной 31/44 дюйма весит 43 грамма. Проблема в том, что просверливание отверстия для установки Мэллори в кривошип удаляет примерно 24 грамма, так что чистая прибыль составляет всего около 19 граммов. грамм. Таким образом, добавление 50 граммов может быть дорогим, потому что металл Мэллори недешев. Это также означает, что тщательное изучение вашего комплекта гребного двигателя, чтобы избежать головной боли и затрат, стоит затраченных усилий.
Многие автопроизводители предпочитают собирать детали для комплекта строкера из нескольких разных источников, чтобы сэкономить деньги. Это может вызвать серьезные трудности, когда несоответствующие компоненты собираются бессистемно, и балансировочная мастерская должна внести серьезные изменения в коленчатый вал, чтобы правильно отбалансировать двигатель. Простой способ избежать этой проблемы — приобрести полный вращающийся узел у одного поставщика. Большинство из этих комплектов хода уже были должным образом подобраны, поэтому для завершения окончательной балансировки необходимо выполнить лишь незначительные работы, такие как сверление кривошипа.
Вот внешний вес балансировочного станка Professional Products для малогабаритного автомобиля Ford. Чтобы уменьшить количество сверлений, необходимых для балансировки этой комбинации, Исиго убрал часть веса с балансира.
Ярлык пользовательского баланса
Часто высокопроизводительные поглаживающие приложения могут быть немного сложными. Например, мы работаем над сборкой малоблочного двигателя Ford 331ci, который включает в себя кривошип Scat из кованой стали, шатуны Scat с двутавровой балкой и набор кованых поршней Mahle. Когда мы впервые собрали этот комплект, мы выбрали поршни Mahle из-за их высокого качества и легкого веса. К сожалению, это вызвало проблему, когда мы доставили сборку в балансировочный цех, потому что для балансировки двигателя с противовесов нужно было снять чрезмерный вес. Именно тогда мы обратились к Тому Либу из Scat за советом. Его предложение было простым: «Снимите вес с балансира и маховика». Это звучало легко, и он предложил показать нам, как это делается.
В Scat ведущий техник компании Крейг Ишиго показал нам процедуру.
Наша ситуация усложнялась тем, что нестандартный маховик, необходимый для двигателя, нельзя было использовать на динамометрическом стенде. Это означало, что Ishigo не мог уменьшить вес за счет сверления маховика, потому что на динамометрическом стенде использовался другой маховик со стандартным смещенным весом, когда мы тестировали двигатель. После взвешивания всех компонентов выяснилось, что из всего узла необходимо удалить более 560 граммов (20 унций). Это совсем немного металла.
Ишиго говорит, что, хотя электронный балансир может считывать показания каждого противовеса по отдельности, он обычно рассматривает двигатель как переднюю и заднюю половины. Поскольку этот Ford представляет собой двигатель с внешней балансировкой, и необходимо было снять так много веса, первым шагом Ишиго было удаление 77 граммов из привинченного смещения веса в балансировочном устройстве Professional Products. Но для сохранения симметричного веса, снятого с передней и задней части, требовалось удалить металл с противовесов кривошипа на обоих концах.
Поэтому Ишиго установил кривошип на большой токарный станок и снял более 400 граммов с передней и задней частей коленчатого вала. Величина снимаемой массы ограничивалась высотой шатунных шеек на противоположной стороне противовесов. Когда токарный станок едва касался стержня, резка прекращалась. Затем он снял дополнительный вес, просверлив несколько отверстий во всех противовесах. Исиго решил просверлить три неглубоких отверстия в каждом противовесе вместо двух глубоких, удалив еще 82 грамма сзади, что примерно соответствует 78 граммам, снятым с балансира. Ишиго говорит, что сверление нескольких отверстий безопаснее, потому что оно мельче, но сверление отверстий вдоль прямого пути дисбаланса также менее эффективно, чем удаление груза непосредственно на линии. Это сводится к тому, какой вес должен быть удален. Мы суммировали общий вес, снятый с кривошипа, и получилось чуть менее 1 фунта 4 унции. Хотя это и не так уж много по сравнению с общим весом всего вращающегося узла, это все равно соответствует более легкому пакету, который будет вращаться немного быстрее и поможет ускориться.
SBC Strokers Другая область потенциальной путаницы связана с чрезвычайно популярными малоблочными пакетами для Chevy 383ci. Модель 383 возникла с использованием коленчатого вала двигателя 400ci в блоке 350. Как упоминалось ранее, 400 был единственным малым блоком, который имел внешнюю балансировку, и большинство комплектов 383 сохраняют эту функцию внешней балансировки. Но для приложений более высокого уровня, использующих коленчатый вал из кованой стали 4340, идеальным путем является внутренняя балансировка вращающегося узла, чтобы уменьшить изгиб коленчатого вала. Теперь давайте сделаем это более сложным, используя цельный блок заднего главного уплотнения и кривошип. С кривошипом Lunati Sledgehammer и вращающимся узлом — это именно та комбинация, которая использовалась в маленьком блоке 383, который был нашим испытательным двигателем для гигантской истории испытаний деталей «Стоят ли запчасти премиум-класса своей цены?» в выпуске за сентябрь 2007 года.
Сначала это может показаться простым, так как вам не нужно использовать балансир со смещенным грузом или гибкую пластину/маховик. Однако цельный задний фланец заднего главного уплотнения не позволяет компенсировать вес, который используется в двигателе, состоящем из двух частей заднего главного уплотнения. Чтобы учесть эту разницу в весе, все цельные гибкие пластины заднего главного уплотнения (и маховики) требуют смещения внешнего веса. Но с кривошипом с внутренней балансировкой этот вес не нужен. Таким образом, в случае гибкой пластины внешний вес должен быть осторожно удален.
Для маховиков можно изготовить на заказ маховик с нулевой балансировкой. Если у вас уже есть маховик, можно просверлить дополнительные отверстия, чтобы вернуть его в состояние нулевой балансировки. Если этого не сделать, в двигателе возникнет вибрация, которая в конечном итоге разорвет коренные подшипники и вызовет повреждения, которых можно было бы легко избежать.
Популярные страницы
Газ или электричество? 2022 Genesis GV70 против 2023 Genesis GV60
Ford, наконец, добавляет базовые удобства грузовиков, которые были у Chevy’s Haves
2023 KIA EV6 GT Video: почти 600 HP — HYAH, rhip
. Поплачь в эпически сентиментальном трибьютеЭти неудачные модели отпугнули Chevy от забавных внедорожников на десятилетие
Trending Pages
Газ или электричество? 2022 Genesis GV70 против 2023 Genesis GV60
Форд, наконец, добавляет базовые удобства грузовиков, которые были на за год
2023 Kia EV6 GT Video: почти 600 HP — HYAH, rother
3 9014 3 9014.
Всплакните эпически сентиментальную дань уваженияЭти неудачные модели отпугнули Chevy от производительных внедорожников на десятилетие
Всплакните эпически сентиментальную дань уваженияБалансировка двигателя — объясните преимущества продажи баланса
На протяжении многих лет я видел много статей о балансировке двигателя, и кажется, что большинство из них довольно технические и сложные. Всегда приятно понимать всю глубину того, чего вы пытаетесь достичь, но мы не можем упускать из виду конечную цель — предоставить клиенту наиболее сбалансированный двигатель, какой только можем.
В этой статье мы не собираемся вдаваться в технические подробности, а просто поделимся некоторой информацией, которая может помочь вам в продаже, или мыслями, которые могут помочь вам в процессе балансировки. Наша цель — дать вам процедуру балансировки двигателя, которую мы используем в нашем магазине, а также несколько технических мыслей, идей и несколько реальных историй.
Все мы знаем процедуру настройки балансировки.
Убедитесь, что вы или клиент выбрали все правильные детали, взвесьте и отрегулируйте поршни и штоки, чтобы они соответствовали друг другу, установите грузы бобов и, конечно же, создайте балансовую ведомость, которую может иметь ваш клиент. Посмотрим правде в глаза, мы можем целый день говорить о балансировке с техническими подробностями, но мы должны помнить, что балансировочный станок делает большую часть работы за нас.
Начало
И многие из этих машин уже давно отлично работают. В 2009, мы выкупили небольшой балансировочный бизнес, который существовал уже много лет и поставлялся с более старой машиной Stewart Warner с аналоговым дисплеем. Именно здесь мы балансировали все наши двигатели в течение многих лет и всегда получали отличные результаты, но, честно говоря, меня беспокоил возраст машины. Старшие опытные коллеги по бизнесу заверили меня, что мне не о чем беспокоиться.
Я помню поездку в 2012 году, когда у меня была возможность наблюдать за сборкой двигателя на заводе Earnhardt Childress Racing Engines (ECR) в Добро пожаловать, Северная Каролина.
При просмотре большого количества оборудования была обнаружена старая балансировочная машина, сделанная Стюартом Уорнером. Я спросил нашего хозяина, технического директора доктора Энди Рэндольфа, о старой машине, и он сообщил мне, что старая машина в отличном состоянии и выиграла много гонок и чемпионатов. Доктор Рэндольф развеял все опасения, которые у меня были по поводу моей старой машины.
Принципы балансировки двигателей не менялись годами, в отличие от балансировочных станков. Хотя они на самом деле не стали более точными, простота выполнения работы стала намного проще. Итак, я хочу сказать, что пока ваша машина откалибрована и находится в надлежащем рабочем состоянии, я не думаю, что возраст оборудования будет иметь значение. Однако я скажу, что если вы решите обновиться, на рынке есть множество решений не только для обновления, но и для замены. Я доволен своим старым.
Согласно нашей книге, балансировка двигателя должна быть одним из трех основных обновлений, на которые покупатель должен обратить внимание при продаже двигателя или деталей, требующих балансировки в сборе.
Каждый аспект того, что достигается балансировкой, должен быть доведен до вашего клиента, чтобы он понял ценность результатов.
Есть много пожилых людей, которые не верят в пользу балансировки, потому что в прошлом знали, что могут обойтись без нее. Но по мере того, как мы все совершенствуемся в сборке двигателей с использованием современных компонентов вторичного рынка и точности обработки, мы должны донести до этого старшего поколения, что правильная балансировка имеет решающее значение для ожидаемого срока службы двигателя. Это факт; балансировка двигателя продлевает жизнь любому двигателю. Здесь вы можете использовать свои технические детали, которые вы узнали за эти годы, чтобы объяснить преимущества.
На самом деле, в большинстве случаев, если вы объясните тип дисбаланса, который возникает, когда всего 5 граммов не на месте и на 3 дюйма или более от центральной линии коленчатого вала, они обычно соглашаются без проблем. В сочетании с тем, что они, возможно, читали о балансировке двигателя и советами своих приятелей после балансировки двигателя, продажа становится немного проще.
Балансировка обычно выполняется одним из двух способов; обычно в виде сборки двигателя или по частям. Если это касается работы двигателя, у вас меньше шансов столкнуться с проблемами балансировки. Если вы контролируете закупку запчастей, это еще проще. Цель состоит в том, чтобы не допустить, чтобы вес деталей слишком сильно отличался от нынешнего веса боба, чтобы вы могли снизить затраты. Иногда у вас не будет выбора, если клиент пытается облегчить поршни и шатуны, но, по крайней мере, вы можете держать это под контролем или проконсультировать его по поводу увеличения затрат на балансировку.
Очень важно, чтобы мы говорили о стоимости. Прекратите тратить свое время на работу с балансом! Пожалуй, самые хлопотные случаи балансировки двигателя — это когда заказчик сам купил детали и привез их вам для балансировки. В 90% случаев вес компонентов не соответствует необходимому весу качания коленчатого вала. Все это прекрасно и модно, и, конечно, с этим можно справиться, но вам нужно заранее сообщить своему клиенту, что балансовая стоимость будет больше из-за увеличения объема работы.
Мы все оказались в ловушке из-за этого в тот или иной момент, и нам нужно оставить лазейку за дополнительную плату. Например, наша почасовая ставка в мастерской составляет 92 доллара в час, а типичный чугунный кривошип и сборка обычно занимают у нас около двух часов времени, что в сумме составляет примерно 180 долларов за работу по балансировке V8. Но вы, наверное, видели такой пример: приходит вращающийся узел, и покупатель хвастается, сколько денег он сэкономил, купив детали по отдельности. Вы смотрите на детали и видите, что кривошип тяжелый, и можно даже сказать, что требуемый вес составляет 1850 граммов, но вы также можете видеть, что шатуны и поршни кажутся очень легкими. В другом случае клиент привозит на замену легкий кривошип с требуемым весом 1610 граммов, но его бывшие в употреблении поршни и шатуны весят гораздо больше.
В любом случае эта работа займет на 1-3 часа больше, чем они когда-либо ожидали, особенно если коленчатый вал изготовлен из материала 4340 плюс стоимость тяжелого металла при работе на легкой стороне.
Что вы делаете? Если вы похожи на многих из нас, вы сочувствуете проблеме клиента и никогда не берете достаточно за свое время.
Да, это трудный урок для клиента, но это возможность для вас дать им понять, что они должны были купить детали у вас, а не в другом месте, чтобы можно было контролировать вес. Теперь экономия на купленных деталях должна пойти на балансировку, которая выросла со 180 до 272-365 долларов плюс тяжелый металл по 35 долларов за штуку. Нам нужно информировать клиентов о вращающихся узлах, чтобы мы могли помочь им справиться с проблемами веса боба.
Еще одна проблема, которая возникает, это клиент, который купил вращающийся узел, который уже был отбалансирован, но не с гармоническим балансировщиком и гибкой пластиной/маховиком (концами). Я видел, как многие из этих сборок выходят за рамки спецификации, когда добавляются концы. Регулировки обычно необходимы, и стоимость первой работы по балансировке становится почти напрасной.
Середина
Итак, мы находимся в середине работы по балансировке.
Мы установили все возвратно-поступательные части, взвесили все детали и заполнили балансовую ведомость. Если у вас нет базы данных, которая автоматически выдает значения после ввода взвешенных значений, я рекомендую получить ее, чтобы свести к минимуму ошибки — это качественная вещь, и ее можно очень легко построить из программы базы данных Microsoft. Не забудьте также иметь в расчетах баланса 2-4 грамма нефти.
Следует соблюдать обычные меры предосторожности при удалении материала с поршней и штоков. Качественные поршни и шатуны очень редко нуждаются в удалении материала для балансировки. Будьте последовательны во всех измерениях веса, когда необходима корректировка. Более подробная информация в этой области имеет большое значение для качественных результатов. Рассчитать веса боба очень просто, и, опять же, очень важно сделать их точными для расчета балансировочного листа. У вас должны быть полуграммовые гири для максимальной регулировки.
Чтобы еще больше избежать проблем с балансировкой, мы предпочитаем вращать все наши сборки одновременно.
Дополнительные усилия по балансировке гармонического баланса/гибкой пластины/маховика/прижимной пластины (концы) до нуля на начальном этапе окупятся с лихвой. Убедитесь, что нажимной диск совмещен с маховиком, это обеспечит качественную работу. Возникнут вопросы о том, как нужно производить корректировки. При полной сборке необходимо приложить усилия, чтобы отрегулировать все веса на коленчатом валу. Это не всегда возможно, но все усилия должны быть исчерпаны, прежде чем делать попытки до конца. Внешне сбалансированные двигатели немного отличаются и, опять же, должны иметь минимальные регулировки на концах с большей частью на коленчатом валу.
Регулировка веса коленчатого вала или концов иногда может быть затруднена, поэтому управление весом боба так важно на ранних этапах. При правильном управлении идеально, чтобы вес боба был немного меньше веса коленчатого вала, чтобы можно было вносить небольшие корректировки в отверстия. Что усложняется, так это большие 1-дюймовые отверстия, которые, возможно, придется просверлить и увеличить в 5 раз, когда используются коленчатые валы из стали 4340.
Для сверления отверстий мы обычно делаем пилотное отверстие, прежде чем переходить к сверлу диаметром 1 дюйм. Медленное последовательное вращение позволит вам контролировать удаление материала и, надеюсь, убережет вас от повреждения инструментов.
Как всегда, удалите немного меньше, чем рассчитано, потому что всегда можно взять больше, но не так-то просто вернуть обратно. Есть несколько способов добавить материал. В свое время я добавил много тяжелого металла, и самый надежный способ правильной установки — установить поперек каждого конца противовеса. Мы используем сверло и развертку промышленного стандарта, которые будут мешать посадке тяжелого металла на 0,002 дюйма.
С другой стороны добавляется тяжелый металл на коленчатый вал. К сожалению, вам необходимо иметь сверла и развертки для каждого доступного размера тяжелого металла. Обычно мы устанавливаем тяжелый металл настолько далеко, насколько можем, но обычно на 0,075 дюйма от конца с кривошипом 4340 и на 0,100 дюйма с литьем.
Каждое добавление веса отличается, но я могу сказать вам, что на протяжении многих лет мы успешно заваривали существующие отверстия, чтобы добавить необходимый вес, и никогда не видели никаких последствий от этих усилий, поэтому я бы посоветовал это как более простое или экономичное решение. Обязательно всегда защищайте журналы. После балансировки окончательная полировка и промывка коленчатого вала покажут вашему клиенту знак качества.
Следующая возможность
В заключение я надеюсь, что этой статьи было достаточно, чтобы дать вам другой взгляд на то, что могут делать другие. Я уверен, что у вас есть некоторые из тех же теорий и процессов. Самое большое поощрение, которое я могу вам дать, это то, что балансировка двигателя может быть очень сложной, требующей принятия сложных решений и иногда с некоторым риском. Кроме того, чем точнее вы делаете каждую корректировку веса, тем лучше вы будете, чем следующий парень. Не ограничивайте себя в своих знаниях и взимайте полную плату за потраченное время.