Балансирный (уравновешивающий) вал

Балансирный вал двигателя

Балансирный вал двигателя, он же уравновешивающий вал — это деталь не простой конструкции, функция которой заключается в снижении вибрации двигателя.
Содержание статьи:

Что такое балансирные валы

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

Рядная схема двигателя. Это такая, при которой оси цилиндров находятся в одной плоскости.

Оппозитная схема. Оси цилиндров на противоположной стороне, то есть через 180 градусов. 

V-образная схема ДВС. Оси цилиндров в В-образных моторах располагаются в разных плоскостях.

Во всех двигателях существуют два вида сил:

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

В связи с тем, что двигатели не могут работать без вибрации, конструкторами была придумана деталь, которая сводит к минимуму повышенные значения вибрации и колебания.
Балансирный вал представляет собой цилиндрический стержень с имеющимися на нем пазами. Уравновешивающий вал гасит силы инерции второго порядка.

Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания не уравновешиваются путем установки дополнительных грузов на щека коленчатого вала. К силам первого порядка относится масса кривошипа, радиус его движения, угловая скорость и угол поворота.

К силам второго порядка в ДВС относятся лямбда, то есть отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Принцип работы балансирных валов

Балансирные валы устанавливаются парами, по разные стороны от коленвала с симметричным расположением. Насаживаются валы для балансировки на подшипники скольжения, которая обеспечивается смазкой мотора.
Коленчатый вал ДВС вращает балансирные валы. Один балансирный вал вращается в одну сторону, второй — в другую. Вращаются балансиры со скоростью, в два раза больше скорости вращения коленвала.
А знаете ли вы, что перенатяг дифференциала — это показатель динамики управления и проходимости по бездорожью.

Привод балансирных валов

Привод для балансирных валов делают таким образом, чтобы передаваемое усилие коленвалом балансирным валам осуществлялось через зубчатый редуктор или ременной передачи, или комбинированного привода (зубчатый редуктор+ременная передача).

Ремонт балансирных валов

Во время работы ДВС, установленные балансирные валы испытываются большие нагрузки.
Самая большая доля нагрузки приходится на дальние подшипники, в связи с чем, больший износ балансировочных валов происходит в местах соединения с подшипниками и самих подшипников.
Если нагрузки на балансирующие валы превышает допустимую, то слышны шумы, ДВС вибрирует сильнее, из-за чего, также, рвется цепь привода балансиров.
Полная съемка работы на видео в автосервисе. Работа по удалению балансировочных валов D4CB, автомобиль Хендай Гранд Старекс.

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

Если использовать балансировочные валы в двигателе, то это усложняет конструкцию и повышает стоимость ремонта, а также приводит к уменьшению мощности ДВС, примерно, на 15 л.с.
Если балансирные валы изношены, то, как правило, уменьшается мощность двигателя и увеличивается время разгона. Это связано с тем, что при износе валов для балансировке нарушаются фазы, фазы газораспределения смещаются в сторону позже.

Как уменьшить вибрацию двигателя

Для уменьшения «пляски» и тряски двигателя необходимо настроить все узлы устройства на оптимальные режимы работы. Чтобы ДВС не вибрировал, сначала надой найти причины. Причиной вибрации может быть банальное ослабление крепежа ДВС.

Причин из-за которых двигатель автомобиля сильно вибрирует может быть много:

подсос воздуха;

неправильное поступление топлива;

сбито зажигание;

ослаблено крепление мотора;

низкая компрессия;

троение двигателя.

В этом видео рассмотрена одна из возможных причин вибрации
В этом видео показывается ликвидация вибрации за счет правильно выставленных меток, автомобиль Чери Тиго.

Балансировочные валы – что это такое? Зачем они нужны? Видео

При работе кривошипно- шатунного механизма возникают силы инерции. Возникновение их связано с движущимися частями механизма.
Можно различить следующие виды сил инерции: возвратно- поступательные движения масс и вращающиеся. В многоцилиндровых двигателях также возникают силы инерции и в продольных плоскостях.
Проще говоря всё это создаёт вибрации и шум при работе двигателя и увеличивает износ элементов двигателя.

Чтобы снизить вибрации производят балансировку двигателя. Наиболее часто при балансировке на щёки коленвала устанавливают противовесы. Но это не может позволить уравновесить инерционные силы у разных компоновочных схем двигателя. Например у рядных четырёхцилиндровых двигателей не уравновешиваются силы инерции второго порядка. Величина сил инерции возрастает с увеличением объёма двигателя.

Чтобы уравновесить инерционные силы второго порядка на рядных четырёхцилиндровых двигателях объёмом 2 и более литра, применяют специальные валы имеющие противовесы, т.е. балансировочные валы. Впервые балансировочный вал был применён в 1976 году компанией «Mitsubishi». Сейчас они довольно широко используются такими концернами как Фольксфаген, Ауди, БМВ и др.
Видео
Устанавливают балансировочные валы попарно с обоих сторон коленвала, обычно их устанавливают симметрично. Но для того чтобы уменьшить занимаемое место предпочтительно установить балансировочные валы в картере двигателя, ниже коленвала.
Балансировочный вал представляет собой сложную деталь выполненную из металла, обычно он выглядит как стержень в котором выбраны пазы. Вращается балансировочный вал в подшипниках скольжения, которые включены в систему смазки двигателя.

Приводятся в движение балансировочные валы коленвалом и вращаются в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. Приводом может служить зубчатый бесзазорный редуктор, цепные передачи либо их комбинации. Чтобы гасить крутильные колебания в процессе работы в приводной звёздочке (цепной привод БМВ) устанавливают специальный пружинный гаситель.

При работе на балансировочные валы действуют больше нагрузки. Наиболее нагружаются дальние от привода подшипники. Это приводе к повышенному износу подшипников, а также других элементов. Всё это сопровождается шумом, вибрациями, и даже возможен обрыв цепи привода. Последствия для двигателя печальные.
Видео
Так как ремонт балансировочных валов слишком дорогое удовольствие, наши умельцы просто избавляются от них. Отверстия для них закрывают заглушками.
Вибрации двигателя увеличиваются, но опоры всё равно с ними могут справится. Применение балансировочных валов естественно усложнит конструкцию двигатели и повысит его стоимость.

Но и это ещё не всё, при их применении снижается мощность двигателя примерно на 15 л.с.

Балансировочные валы на TD 4

Не все владельцы дизельного Ленд Ровер Фриленедр 2 знают одну особенность устройства дизельного двигателя TD4.
Дело в том, что 4-х цилиндровый дизельный двигатель на ФРИЛЕНДЕР 2 TD4 имеет низкий балансировочный эффект и по умолчанию подвержен значительным вибрациям, и от этого никуда не денешься – такова особенность всех дизельных ДВС.
И именно 4-х цилиндровых. V-образные дизельные ДВС , а так же 6-ти цилиндрованные более сбалансированы при работе.
Немного поясним в что именно мы имем ввиду:

Например возьмем тот момент времени работы дизельного двигателя TD4, когда поршни 1-го и 4-го цилиндров находятся в верхней мертвой точке (ВМТ), если смотреть на рисунок приведенный выше то это два крайних поршня. В то время как поршни 3-го и 2-го цилиндров находятся в нижней мертвой точке (НМТ).

Силы возникающие при опускании поршней 1 и 4 отличаются от сил, необходимых для подъема поршней 3 и 2, такова физика процесса, и получается, что разность этих сил вызывает дисбаланс при вращении двигателя.

Поэтому для уравновешивания этих сил и внедрен механизм балансировочных (балансирных) валов, с целью создания противо-направленных сил, то есть, в двигателе TD4 эти силы компенсируются созданием противо-направленных сил. Для этого используются противовесы на балансирных валах.

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.

Устройство автомобилей


Во время работы поршневого двигателя внутреннего сгорания подвижные детали, перемещаясь, вызывают появление сил и моментов сил инерции, изменяющихся в течение рабочего цикла и по модулю, и по направлению. Это вызывает неравномерность работы двигателя, выражающуюся в его вибрации, передающейся на опоры и далее на автомобиль в целом.
Действия, направленные на устранение причин вибраций, т. е. неуравновешенности двигателя во время его работы, называются уравновешиванием двигателей.
Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю.
Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению.

У всех поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) возникает реактивный момент, противоположный крутящему моменту, который называется опрокидывающим. Опрокидывающий момент передается на подмоторную раму, и, поскольку его величина изменяется во времени, вызывает вибрацию автомобиля.

Значение опрокидывающего момента является функцией угла поворота коленчатого вала, также, как и значение крутящего момента, т. е. эти величины являются переменными.
По этой причине абсолютной уравновешенности поршневого ДВС достигнуть невозможно.
Однако в зависимости от того, в какой степени устраняются причины, вызывающие неуравновешенность двигателя, различают двигатели полностью уравновешенные, частично уравновешенные, и неуравновешенные.
Теоретически любые свободные силы инерции и их моменты могут быть уравновешены. Однако на практике это сопровождается значительным усложнением и удорожанием конструкции. А так как уравновешивание осуществляется не только с учетом технической, но и экономической целесообразности, то не все поршневые двигатели уравновешиваются полностью.
***

Способы уравновешивания двигателя

В поршневых двигателях внутреннего сгорания уравновешивают центробежные силы инерции вращающихся масс, силы инерции первого и второго порядка, а также моменты, вызываемые этими силами.
Силы инерции 1-го порядка вызываются изменением направления движения деталей поршневой группы во время работы двигателя. Эти силы достигают пиковых значений в моменты прохождения поршнем мертвых точек (при перекладке поршня).
Следствием возникновения сил 1-го порядка является поперечная вибрация двигателя, частота которой равна частоте вращения коленчатого вала. Обычно эти силы частично уравновешиваются балансирами, устанавливаемыми на коленчатом валу.
Полное уравновешивание сил инерционных сил 1-го порядка с помощью балансиров невозможно, поскольку сами балансиры совершают вращательное движение, а уравновешиваемые детали поршневой группы – линейное.
Силы инерции 2-го порядка вызываются изменением по величине (по модулю) линейной скорости движения поршня в процессе перемещения его между мертвыми точками.
Эти силы достигают максимального значения в середине хода поршня и вызывают поперечную вибрацию двигателя, частота которой в два раза превышает частоту вращение коленчатого вала.
Силы инерции 2-го порядка уравновесить очень сложно, и, поскольку их величина значительно меньше сил инерции 1-го порядка, чаще всего силы 2-го порядка оставляют неуравновешенными, чтобы не усложнять конструкцию двигателя.


Силы инерции первого и второго порядков и их моменты уравновешиваются подбором оптимального числа цилиндров, их расположения и выбором соответствующей схемы коленчатого вала. Если этого не достаточно, то силы инерции уравновешивают противовесами, расположенными на дополнительных валах, имеющих механическую связь с коленчатым валом.

Это приводит к значительному усложнению конструкции двигателя, поэтому на практике используется редко.
В рядных двигателях уравновесить силы инерции первого и второго порядков установкой противовесов невозможно.
Однако при соответствующем выборе массы противовеса можно частично перенести действие силы инерции первого порядка из одной плоскости в другую, тем самым уменьшив неуравновешенность в этой плоскости.

Центробежные силы инерции вращающихся масс можно уравновесить в двигателе с любым числом цилиндров установкой противовесов на коленчатом валу.
В большинстве многоцилиндровых двигателей результирующие силы инерции уравновешиваются не установкой противовесов, а путем подбора соответствующего числа и расположения кривошипов коленчатого вала.
Однако даже на уравновешенные валы устанавливают противовесы для уменьшения и более равномерного распределения нагрузки на коренные шейки и подшипники, а также для уменьшения моментов, изгибающих коленчатый вал.

Если нельзя уравновесить опрокидывающий момент, то можно уменьшить его неравномерность (амплитуду) путем снижения неравномерности крутящего момента. Это достигается увеличением числа цилиндров двигателя при равных интервалах между вспышками (тактами рабочего хода) в них.

Предусмотренная конструкторами двигателя уравновешенность может быть сведена к нулю, если не будут выполняться следующие требования к производству деталей двигателя, сборке и регулировке его узлов:

• равенство масс поршневых групп;
• равенство масс и одинаковое расположение центров тяжести шатунов;
• статическая и динамическая сбалансированность коленчатого вала.

При эксплуатации двигателя необходимо, чтобы идентичные рабочие процессы во всех его цилиндрах протекали одинаково. А это зависит от состава смеси, углов опережения зажигания или впрыска топлива, наполнения цилиндров, теплового режима, равномерности распределения смеси по цилиндрам и т. д.
***

Балансировка коленчатого вала

Коленчатый вал, как и маховик, являясь массивной подвижной частью кривошипно-шатунного механизма, должен вращаться равномерно, без биений. Для этого выполняют его балансировку, подбор и крепление уравновешивающих грузов для обеспечения его полной динамической уравновешенности.
Кроме динамической уравновешенности существует и статическая балансировка, при которой деталь уравновешивают противовесом в произвольно выбранной плоскости, исходя из условия, что деталь будет находиться в равновесии, если ее центр тяжести лежит на оси вращения.
При статической балансировке вал устанавливают на узкие точечные опоры, и путем добавления грузов на его маховик или противовесы добиваются устойчивого равновесия в любом положении.
Динамическая балансировка обеспечивает большую точность, чем статическая. Поэтому коленчатые валы, к которым предъявляются повышенные требования относительно уравновешенности, балансируют динамически.

Динамическую балансировку выполняют на специальных балансировочных станках или стендах, оборудованных устройствами для определения нужного положения уравновешивающего груза, массу которого определяют последовательными пробами, ориентируясь по показаниям приборов.

Во время балансировки вал, закрепленный на стойках станины балансировочного стенда, приводится во вращение с помощью специального привода. При этом центробежные силы приведенных масс оказывают динамическое воздействие, вызывая колебания рамы станка на упругой опоре.
Амплитуда колебаний зависит от степени неуравновешенности вала и частоты его вращения на стенде.
Балансировку коленчатого вала проводят или на резонансном режиме, или при угловых скоростях, значительно превышающих резонансные.
***
Специальность “Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта”


Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Изменение усилий от противовеса за цикл.  [1]

Балансирное уравновешивание обладает рядом существенных недостатков и поэтому оно сейчас применяется довольно редко. Вследствие того, что шатун в период откачки попеременно подвергается воздействию сил сжатия и растяжения, подшипники его часто выходят из строя.  [2]
Балансирное уравновешивание состоит в закреплении груза на балансире ( см. рис. IX.  [3]
Балансирное уравновешивание, как правило, применяется у СК малой грузоподъемности, кривошипное – у СК большой грузоподъемности и комбинированное – у СК средней грузоподъемности.

Это объясняется необходимостью уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении балансирного контргруза. Кривошипное уравновешивание вызывает большие нагрузки на опоры вала и на корпус редуктора СК, что также нежелательно.

Кривошипные контргрузы выполняются в виде полуовальных чугунных отливок-пластин, укрепляемых на кривошипах.  [4]
Балансирное уравновешивание, как правило, применяется у СК малой грузоподъемности, кривошипное – у СК большой грузоподъемности и комбинированное – у СК средней грузоподъемности.

Это объясняется необходимостью уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении балансирного контргруза. Кривошипное уравновешивание вызывает большие нагрузки на опоры вала и на корпус редуктора СК, что также нежелательно.

Балансирные контргрузы выполняются в виде чугунных пластин, навешиваемых на заднее плечо балансира. Кривошипные контргрузы выполняются в виде полуовальных чугунных отливок-пластин, укрепляемых на кривошипах.  [5]

Однакоподобно балансирному уравновешиванию здесь дважды за цикл в моменты перемены направления движения балансира имеют место нулевые нагрузки по шатуну, нулевые моменты и последующие удары в зубчатой передаче.
С другой стороны, перемещение точки приложения шатуна К балансиру на переднее плечо уменьшает действующие нагрузки, так как при этом максимум статических усилий ( при ходе вверх) слагается с минимумом инерционных усилий.
 [6]
Прибалансирном уравновешивании контргруз устанавливается на заднем конце балансира, при роторном уравновешивании – на кривошипах, а при комбинированном уравновешивании – одновременно на кривошипах и балансире.

Балансирное уравновешивание применяется на станках-качалках небольшой грузоподъемности, роторное уравновешивание применяется на станках-качалках большой грузоподъемности, комбинированное уравновешивание применяется на станках-качалках средней грузоподъемности.

Неравномерность нагрузки при роторном способе уравновешивания достигается за счет перемещения контргруза вдоль кривошипа, а при балансирном способе уравновешивание нагрузки достигается за счет изменения веса контргруза. Завод-изготовитель на каждый станок-качалку поставляет заводскую инструкцию по уравновешиванию.
Уравновешенность станков-качалок регулярно проверяется на промыслах по нагрузке на электродвигатель с помощью токоиз-мерительных приборов. Не менее важным условием длительной и бесперебойной эксплуатации станков-качалок является регулярное смазывание их узлов и деталей.  [7]
Прибалансирном уравновешивании необходимый груз ( противовес) помещают на заднем плече балансира.  [8]
Применялось роторное илибалансирное уравновешивание.  [9]

Схема роторного уравновешивания.  [10]

Недостатки, присущиебалансирному уравновешиванию, устраняются применением роторного уравновешивания. При роторном уравновешивании противовес практически создает постоянное усилие, так как он вращается с постоянной скоростью. Шатун всегда растянут и на него не действуют знакопеременные нагрузки.  [11]
В станках-качалках сбалансирным уравновешиванием ось подшипника имеет траверсу в виде прямолинейного стержня, а в станках-качалках с комбинированным и кривошипным уравновешиванием ось подшипника имеет фигурную траверсу в виде сварной балки коробчатого сечения.  [12]
Станки-качалки выпускаются сроторным и балансирным уравновешиванием. В станках-качалках фирмы Битлехем сапплай регулирование роторных противовесов осуществляется зубчатыми рейками и шестернями. Часто противовесы выполняются полыми, что позволяет применять внутренние вставки при дополнительном уравновешивании.  [13]

В качалке КПН-1 предусмотренобалансирное уравновешивание чугунными плитами с максимальной нагрузкой 700 кг.  [14]

В элементарной теории кинематики величинабалансирного уравновешивания изменяется в процессе одного цикла работы насоса, в то время как для роторного уравновешивания она остается постоянной. В этом случае балансирное уравновешивание рекомендуется для применения на станках-качалках малой мощности, а роторное – на станках большой мощности.  [15]
Страницы:      1    2    3

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.
Рис: utoholding.net
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.

Honda Accord 8. Переборка уравновешивающего вала/блока кронштейна уравновешивающего вала двигателя R20A

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..
Применимость для следующих годов выпуска и кузовов: 2009, CU1

Снимите и выбросите старый натяжитель цепи балансира.

Чтобы удерживать задний уравновешивающий вал (А), вставьте калибровочный штифт в калибровочное отверстие в картере нижних опор уравновешивающих валов и в калибровочное отверстие заднего уравновешивающего вала.

Отпустите крепежный болт звездочки вала балансира.

Снимите крепежный болт направляющей цепи (А) и звездочку вала балансира (В), затем снимите вал балансираблок держателя вала балансира (С).

Проверка уравновешивающих валов

Установите на место вал балансира, толкнув его по направлению от конца звездочки вала балансира, на котором расположен держатель вала балансира.

Установите на ноль шкалу стрелочного индикатора относительно конца уравновешивающего вала, затем сдвиньте уравновешивающий вал вперед и назад и прочитайте величину люфта.

Уравновешивающие валы, осевой зазор

Передний уравновешивающий вал:

Стандартный (новый):
0,05−0,10 мм

Рабочий диапазон:
0,135 мм

Задний уравновешивающий вал:

Стандартный (новый):
0,05−0,10 мм

Рабочий предел:
0,135 мм

 

Снимите защитный щиток (А) и картер верхних опор вала балансира (с вкладышами) (В), затем снимите передний вал балансира (С) и задний вал балансира (D).

Очистите шейки вала балансира, держатели вала балансира и вкладыши чистой бумажной салфеткой.

Положите полоску пластикового щупа поперек каждой коренной опоры.

Установите подшипники и верхний держатель вала балансира, затем затяните болты до указанного момента.ПРИМЕЧАНИЕ: Не вращайте уравновешивающие валы во время проверки.

Моменты затяжки

8-миллиметровые болты:
27 Н·м (2,8 кгс·м) Нанесите свежее моторное масло на резьбу болтов.

6-миллиметровые болты:
12 Н·м (1,2 кгс·м)

 

Снова снимите картер верхних опор уравновешивающего вала и вкладыши и измерьте ширину расплющенного пластикового щупа в самой широкой его части.

• Если масляный зазор передней шейки № 1 вала балансира и задней шейки № 1, 2 вала балансира находится за допустимыми пределами, замените вал балансира и проверьте заново. Если он по-прежнему выходит за пределы допуска, замените держатели уравновешивающего вала.
• Если масляный зазор передней шейки № 2 вала балансира и задней шейки № 3 вала балансира находится за допустимыми пределами, установите новые подшипники и проверьте заново. Если он по-прежнему выходит за пределы допуска, замените уравновешивающие валы.

Масляный зазор шейки

Передняя шейка № 1:

Стандартный (новый):
0,030-0,062 мм

Рабочий предел:
0,08 мм

Передняя шейка № 2:

Стандартный (новый):
0,04-0,10 мм

Рабочий предел:
0,13 мм

Задние шейки № 1, 2:

Стандартный (новый):
0,030-0,062 мм

Рабочий предел:
0,08 мм

Задняя шейка № 3:

Стандартный (новый):
0,04-0,10 мм

Рабочий предел:
0,13 мм

 

Совместите шестерни уравновешивающих валов так, чтобы нанесенная керном метка на заднем уравновешивающем валу располагалась между двумя нанесенными керном метками на переднем балансирном валу, затем вставьте уравновешивающие валы в картер нижних опор. уравновешивающих валов.

Смажьте моторным маслом резьбу 8-мм болтов (А).

Установите верхний держатель вала балансира (В) с новым уплотнительным кольцом (С), затем установите отражающую пластину (D).

Установка вала балансира/держателя вала балансира

Убедитесь, чтобы отметка (А) верхней мертвой точки (TDC) поршня № 1 совместилась с указателем (В).

Совместите установочный штифт (А) на заднем валу балансира с отметкой (В) на держателе вала балансира.

Чтобы удерживать задний уравновешивающий вал (А), вставьте калибровочный штифт в калибровочное отверстие в картере нижних опор уравновешивающих валов и в калибровочное отверстие заднего уравновешивающего вала.

Смажьте свежим моторным маслом резьбу крепежного болта шестерни вала балансира (А).

Установите вал балансира/блок держателя вала балансира (В) с новыми уплотнительными кольцами (С), затем установите шестерню вала балансира (D).

Снимите калибровочный штифт (Е), затем затяните крепежные болты вала балансира/ блока держателя вала балансира.

Затяните крепежный болт направляющей цепи (F).

Сожмите новый натяжитель цепи балансира (А), затем установите фиксатор (В), как показано на рисунке.ПРИМЕЧАНИЕ: Установочный фиксатор поставляется в комплекте с натяжителем цепи балансира.

Установите новый натяжитель цепи балансира.

 
содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

Балансировочные валы на TD 4

Дизельный мотор TD 4 имеет особенные характеристики. Ввиду того, что он обладает низким балансировочным эффектом, то подвержен существенным вибрациям. Это важно учитывать при эксплуатации транспортного средства. Оптимальный баланс наблюдается в работе шести и четырех цилиндровых двигателях.
Дисбаланс при вращении основного узла автомобиля вызван тем, что при опускании и поднятии поршней различных цилиндров нужны совершенно разные усилия. Так, например, когда третий и второй цилиндры зафиксированы в мертвой точке снизу, а первый и четвертый в мертвой точке сверху, силы подъема разнятся очень сильно.
Это обусловлено лишь физикой, и от этого никуда не деться. Данные явления называются моментами первого и второго порядка.

Особенности балансировки в двигателе

Для того чтобы уравновесить эти показатели, нужны балансировочные валы. Эти узлы за счет наличия противовесов создают силы, направленные против друг друга, и компенсируют недостаток.
Дисбаланс создается именно в 4-х цилиндровом моторе TD 4, в нем поршни перемещаются в разные стороны. Стоит отметить, что подобная ситуация возникает не единожды, а наблюдается 2 раза за один оборот коленчатого вала.
При этом, если сравнивать скорость вращения балансировочных и коленчатого валов, то у первых она будет вдвое больше.

Говоря о местонахождении балансирных валов, нужно указать, что они монтируются чуть ниже коленчатого и приводятся с помощью шестерни, последняя находится в коленвале, рядом со щекой поршня, отходящего от 3-го цилиндра. Один балансирный вал является основным (тот, что приводится от коленчатого вала), второй же зависит от первого и отходит от него.
При этом вращение основного вала направлено в противоположную сторону от коленчатого, вращение второго в ту же, что и коленчатый вал. Между блоком шестерен и шестерней коленвала должен быть зазор, регулировать его можно, используя специнструмент и прокладки, которые монтируются между корпусом узла балансировочных валов и блоком, где расположены цилиндры.
Ниже коленчатого вала есть модуль уравновешивающих валов, чтобы детали не мешали друг другу, нижняя часть блока цилиндров немного удлинена. Для этого используют удлинитель или насадку на поддон. Сам поддон монтируется уже на нее, за счет чего вся конструкция двигателя TD 4 получается сложной и многокомпонентной.
Далеко не каждый механик способен разобраться в столь непростом устройстве.

Со временем в местах, где есть стыки, масло начинает протекать из картерной области. Для дизельных TD 4 – это крайне распространенная проблема. Для устранения течи приходится снимать все уплотнения, причем не только на поддоне, но и на блоке цилиндров и удлинителе поддона.

После демонтажа их зачищают, затем переуплотняют, используя качественный герметик. Сама сборка двигателя также доставляет немало хлопот, чтобы заменить ту или иную деталь, приходится выполнять множество манипуляций. Большинство из них должны делать профессиональные механики.

Автосервис LR King специализируется на ремонте автомобилей Ленд Ровер, в том числе и дизельных моторов TD 4, установленных на Фрилендер 2. Вне зависимости от сложности проблемы, вы можете обратиться к нам в удобное для вас время и приехать для устранения неполадок. Вас ждут разумные цены, профессиональный сервис, дружелюбное отношение и комфортная обстановка.
Записаться на прием можно по телефону 8 (495) 280-00-75 или на сайте LR King.ru.

Балансирные валы двигателя и их установка

Балансирные валы двигателя  являются вполне типовым элементом среди многих автомобилей иностранного производства. Созданы они, как вы уже, наверное, догадались, для гашения вибрации двигателя, которая возникает в результате его работы. Мы попытаемся более подробно разобраться о принципе работе балансировочных валов, а также определить их недостатки.

Зачем балансирный вал автомобилю?

В ходе возвратно-поступательного движения элементов двигателя, создается весьма ощутимая вибрация. Вот для гашения этой вибрации и был создан балансировочный вал. Как правило, крепится он в картере двигателя, чуть ниже коленчатого вала и приводится в действие путем цепной передачи, или непосредственной — зубчатой.
Балансировочный вал представляет собой металлический элемент с выемками в определенных местах, благодаря чему и создается равномерность распределения веса двигателя и, таким образом, глушится его вибрация, которая возникает в ходе работы. Разумеется, вращается балансировочный вал благодаря наличию подшипников.
Вся система балансировки работает в режиме больших нагрузок, так как все колебания принимает на себя.
Установка балансирных валов началась с конца 70-х годов прошлого века, но даже по сей день эта система не лишилась недостатков. О них мы далее и поговорим.

Недостатки балансирной системы двигателя

Первый и главный недостаток – это дорогостоящий ремонт системы.
Так как состоит она из множества мелких деталей, а также при произведении любых ремонтных работ нуждается в дополнительной балансировке, то и ценник на услуги восстановления балансирных валов весьма большой.
Поэтому многие автомобилисты, когда система балансировки выходит из строя, предпочитают не ремонтировать ее, а просто удалять из двигателя.
Да, вибрация в таком случае становится немного больше, но подушки двигателя отлично справляются с ее гашением.

Вторая проблема, связанная с применением балансирных валов – это солидная потеря мощности. Использование этих валов снижает мощность мотора до 15 лошадиных сил, так как двигатель прикладывает больше усилий при вращении всех элементов. Это сказывается и на динамике мотора и на расходе топлива.

Поэтому, нужны ли вообще балансирные валы на автомобиле – это большой вопрос. Вполне реально придумать более совершенные системы гашения вибрации, но, видимо производители намеренно усложняют конструкцию двигателей, чтобы владельцы автомобилей чаще обращались в сервисные центры.

Балансировка коленчатых валов

При конструировании коленчатого вала так подбирают его форму, чтобы он был уравновешен, т. е. ось вращения вала является главной центральной осью инерции.
Однако в процессе изготовления коленчатого вала вследствие неизбежных технологических погрешностей и неоднородности материала указанное условие нарушается и любой реальный коленчатый вал всегда в той или иной мере неуравновешен.

Для устранения неуравновешенности подбирают дополнительные массы (уравновешивающие грузы) так, чтобы после закрепления их на коленчатом валу центробежные силы этих масс уравновешивали центробежные силы приведенных (неуравновешенных) масс.

Часто вместо установки уравновешивающего груза снимают металл в той же плоскости, в которой должен быть расположен груз, но с диаметрально противоположной стороны. В конструкции коленчатых валов предусматриваются для этого специальные (балансировочные) участки.

Процесс предварительного подбора уравновешивающих грузов и их последующее закрепление на коленчатом валу или, что то же самое, снятие металла с балансировочных участков коленчатого вала,называется балансировкой.
Различают два вида балансировки: статическую и динамическую.
Статическая балансировка применяется в основном для деталей дисковой формы, когда диаметр балансируемой детали больше ее длины. Во всех остальных случаях применяют динамическую балансировку.
Динамическая балансировка обеспечивает большую точность уравновешенности, чем статическая. Поэтому даже детали дисковой формы, к которым предъявляются повышенные требования в отношении уравновешенности, подвергают динамической балансировке.

Динамическая балансировка проводится на специальных балансировочных станках, обычно представляющих собой системы с одной степенью свободы, подвижные части которых колеблются вокругнеподвижнойоси,определяемойконструкциейстанка.

На раме 1 станка на стойках 4 устанавливают балансируемую деталь 5.Рама связана со станиной неподвижным шарниром 2, вокруг которого она может поворачиваться, и упругой опорой 3. Вследствие этого рама может вращаться только вокруг горизонтального шарнира 2. Положение детали на раме относительножесткойопоры можно изменять.
Балансировку детали производят в плоскостях 7—7 и 77—77 в два этапа. На первом этапе плоскость 7—7 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку производят в плоскости 77—77; на втором этапе плоскость 77—77 проходит через ось неподвижного шарнира 2 и балансировку проводят в плоскости 7—7.
Деталь приводится во вращение с помощью специального привода. Шкив 8, сидящий на валу электродвигателя 9, связан непрерывной лентой 10 со шкивом 11, закрепленным на стержне, который может поворачиваться вокруг оси, совпадающей с осью электродвигателя. Натяжение ленты регулируют, перемещая шкив 11 по стержню 6.

Для уравновешивания стержня со шкивом на стержне закреплен груз 7, положение которого фиксируется стопорным винтом. Если при включенном электродвигателе движущуюся ленту прижать к поверхности детали с помощью рукоятки 12, то вследствие трения между лентой и деталью последняя также начнет вращаться.

При достижении деталью требуемой угловой скорости с помощью рукоятки 12 привод отводят от детали.
При вращении детали центробежные силы приведенных масс оказывают динамическое воздействие, вызывая колебания рамы 1 на пружинной опоре 3. Амплитуда колебаний зависит от степени неуравновешенности детали, упругих свойств опоры 3 и режима работы.
Наибольшего значения амплитуда достигает на резонансных режимах: чем меньше жесткость опоры, тем больше амплитуда. При уменьшении жесткости опоры 3 снижается частота собственных колебаний и поэтому резонансные колебания могут возникнуть при небольшой угловой скорости детали.

Балансировку проводят или на резонансном режиме или при угловых скоростях, значительно больших резонансных.

Для полного уравновешивания детали необходимо опытным путем определить массу и положение уравновешивающих грузов в плоскостях, т. е. найти диаметральные плоскости, в которых эти грузы надо установить и определить их статические моменты относительно оси вращения детали.
Для решения этих двух задач применяют специальную измерительную аппаратуру, устанавливаемую на балансировочных станках. В ряде современных балансировочных станков устанавливается счетно-решающее устройство.
С помощью этого устройства можно определить положение уравновешивающего груза, массу которого подбирают последовательными пробами, ориентируясь на показания приборов.

Если станок применяется для балансировки одной определенной детали в крупносерийном или массовом производстве, то создают тарировочные графики для разметки шкалы измерительных приборов, по показаниям которых сразу находят массууравновешивающихгрузов.

При балансировке V-образных двигателей их рассматривают состоящими из двух цилиндровых отсеков. На каждый отсек приходится один кривошип с двумя шатунами, смещенными по оси шатунной шейки.
Для динамической уравновешенности коленчатого вала в период балансировки на шатунные шейки устанавливают грузы, равные по величине массам возвратно-движущихся частей одного отсека и двум вращающимся массам шатунов всборе.
Дисбаланс вала с маховиком для двигателя ЗИЛ-130 не превышает 70 Г-см, а для двигателя КДМ-46—не более 126 Г — см при числе оборотов 100 в минуту.

Балансирные валы автомобиля

• Работа кривошипно-шатунного механизма сопровождается возникновением сил инерции от движения его конструктивных элементов. Различают силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс (поршни) и вращающихся масс (шатуны). В многоцилиндровом двигателе силы инерции в отдельных цилиндрах создают еще и моменты инерции в продольной плоскости.
В совокупности силы и моменты вызывают вибрацию двигателя, которая передается на кузов и сопровождается повышенным уровнем шума, перегрузками и увеличением износа элементов.
Для противодействия вибрации производится уравновешивание (балансировка) двигателя.
Наиболее распространенным способом балансировки является установка дополнительных противовесов на щеках коленчатого вала. Вместе с тем данный способ не позволяет уравновесить силы инерции, возникающие в двигателях различных компоновочных схем.
Так, в четырехцилиндровом рядном двигателе неуравновешенными остаются силы инерции второго порядка (силы, возникающие при движении масс с удвоенной частотой коленчатого вала). При этом величина сил инерции увеличивается с ростом объема двигателя.

Балансирные валы
Для уравновешивания сил инерции второго порядка в четырехцилиндровых рядных двигателях рабочим объемом 2,0 и более литра применяются дополнительные валы с противовесами – т.н. балансирные валы.
Впервые балансирные валы на своих автомобилях применила в 1976 году компания Mitsubishi, технология получила название Silent Shaft (бесшумный вал).
В настоящее время балансирные валы достаточно широко используются в продукции других автопроизводителей – VW, Audi, BMW, Mercedes-Benz, GM.

Балансирные валы устанавливаются попарно с одной и другой стороны коленчатого вала, как правило, симметрично.

Наиболее предпочтительной в плане занимаемого объема является установка балансирных валов в картере двигателя ниже коленчатого вала.
Балансирный вал представляет собой деталь сложной формы, обычно это металлический стержень с выбранными в нем пазами. Балансирный вал вращается в двух подшипниках скольжения, смазываемых в составе системы смазки двигателя.
Привод балансирных валов осуществляется непосредственно от коленчатого вала и обеспечивает вращение валов в разные стороны с удвоенной угловой скоростью.

В качестве привода могут использоваться зубчатый редуктор, цепная передача или их комбинация.

Для гашения крутильных колебаний, возникающих при вращении валов, в приводной звездочке цепного привода устанавливается пружинный гаситель колебаний.
В силу своей конструкции балансирные валы при работе испытывают значительные нагрузки. Особенно нагружены дальние от привода подшипники. Все это приводит к ускоренному износу подшипников, а также элементов привода. Износ сопровождается шумом, вибрацией и может привести к обрыву приводной цепи. Последствия для двигателя такой поломки несложно представить.
Ремонт балансирных валов – дорогое удовольствие. Поэтому отечественные умельцы просто от валов избавляются, а отверстия в картере закрывают заглушками.

Вибрация, конечно, увеличивается, но опоры двигателя с ней неплохо справляются. Помимо повышенного износа, применение балансирных валов усложняет и удорожает конструкцию двигателя.

При этом потери мощности двигателя на их привод могут достигать 15 л.с.