Балансирный вал

Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя

При работе кривошипно-шатунного механизма в двигателе внутреннего сгорания возникают силы инерции. Эти силы подразделяются на уравновешенные и неуравновешенные, которые также называют силами инерции второго порядка. Они возникают от движения поршней и других деталей, а также зависят от веса силового агрегата. В результате дисбаланса появляются вибрация и шумы. Стандартных противовесов на щеках коленвала и наличия маховика бывает недостаточно, поэтому для дополнительной балансировки устанавливаются балансирные валы.

Для чего предназначены балансиры

Главной задачей балансировочных валов является поглощение лишней инерции и уменьшение вибрации. Это стало актуальным после появления более мощных двигателей с объемом от двух литров.

Блок балансирных валов с шестеренчатым приводом от коленчатого вала двигателя

Немалую роль в балансе работы ДВС играет и расположение цилиндров. Можно выделить три распространённые схемы:

1. Расположение в ряд, когда цилиндры располагаются в одной плоскости.
2. Оппозитная схема, когда оси цилиндров находятся в одной плоскости противоположно направлены друг другу.
3. V-образное расположение цилиндров.

Расположение осей цилиндров напрямую влияет на балансировку двигателя. Рядная схема хорошо себя зарекомендовала в 4-х цилиндровых двигателях небольшого объема. Оппозитная схема дает самые лучшие показатели балансировки. V-образное расположение требует точно выверенных углов между цилиндрами, чтобы достичь оптимального баланса.

Как бы то ни было, идеального баланса не удается достичь ни в одной схеме, поэтому и устанавливают балансиры.

Принцип работы

Балансирные валы устанавливаются парами с каждой стороны коленвала и представляют собой сложные по конструкции цилиндрические стержни. Каждый балансирный вал имеет сложную геометрическую форму. Вращаются валы в противоположную сторону в два раза быстрее скорости движения коленвала, тем самым уравновешивая инертные силы второго порядка.

Устанавливаются валы в картере двигателя на подшипниках скольжения (либо игольчатых) и приводятся в движение при помощи привода от коленвала. Подшипники связаны с системой смазки двигателя. Именно они испытывают самую большую нагрузку в процессе работы валов. Это обуславливает их быстрый износ, который сопровождается шумом и вибрацией.

Типы привода

Привод балансировочных валов

Наиболее распространенным вариантом привода балансиров является цепной или зубчатый ремень. Также приводом может служить зубчатый редуктор или комбинированный вариант: зубчатый редуктор плюс ремень. Чтобы снизить колебания самих валов, в звездочке привода устанавливается пружинный гаситель.

На каких двигателях применяются балансирные валы

Первой балансирные валы применила японская компания Mitsubishi в 1976 году. Новинка получила название «Silent Shaft», что в переводе означает «бесшумный вал».

Главным образом они устанавливаются на четырехцилиндровых двигателях с объемом больше двух литров и с рядным расположением цилиндров, так как именно эта схема наиболее подвержена вибрациям и шумам.

Также балансирные валы часто применяются на мощных дизельных моторах. Сейчас их можно встретить не только на японских моделях, но и на европейских и американских.

Ремонт балансировочных валов

Нагрузки на балансирные валы сопровождаются износом подшипников и других деталей привода. Ремонт обходится дорого, что обусловлено его сложностью. Поэтому некоторые автовладельцы вместо замены или дорогого ремонта предпочитают просто демонтировать блок валов. При этом крепления и отверстия закрываются заглушками.

Отсутствие балансиров повышает уровень вибрации и шума, нарушается балансировка двигателя. Однако, многие автолюбители заверяют, что вибрации при этом остаются незначительные и их успешно компенсируют подушки двигателя. Также работа валов забирает часть мощности самого двигателя. Снижение может достигать до 15 л.с.

При этом всем следует понимать, что демонтаж блока балансирных валов является существенным изменением конструкции двигателя и никто не сможет спрогнозировать как это отразится на работе мотора и его ресурсе в дальнейшем. Решаясь на данную процедуру, владелец автомобиля полностью берет на себя всю ответственность и риски за его исправность и срок службы. Наилучшим вариантом будет замена неисправной детали на новую в специализированном центре.

(1 5,00 из 5) Загрузка…

Балансирный вал двигателя

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

статьи:

1. Что такое балансирные валы.
2. Принцип работы балансирных валов.
3. Привод балансирных валов.
4. Ремонт балансирных валов.
5. Как уменьшить вибрацию двигателя.

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:

1. Рядная схема двигателя. Это такая, при которой оси цилиндров находятся в одной плоскости.
2. Оппозитная схема. Оси цилиндров на противоположной стороне, то есть через 180 градусов. 
3. 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:

1. подсос воздуха;
2. неправильное поступление топлива;
3. сбито зажигание;
4. ослаблено крепление мотора;
5. низкая компрессия;
6. 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.

Ремонт балансировочных валов

Как и любой другой сложный механизм, привод уравновешенных валов тоже может выйти из строя. Чаще всего это происходит в результате естественного износа подшипников и зубчатых деталей, так как они испытывают достаточно большие нагрузки.

Когда блок валов приходит в негодность, это сопровождается появлением вибраций и шумами. Иногда шестерня привода из-за поломки подшипника блокируется и обрывает ремень (или цепь). Если выявлена неисправность балансировочных валов, метод устранения один – замена испорченных элементов.

Механизм имеет сложную конструкцию, поэтому за его ремонт придется заплатить приличную сумму (работы должны проводиться исключительно в сервисном центре, даже если это просто замена устаревшей детали на новую). По этой причине, когда блок валов выходит из строя, его просто удаляют из мотора, а отверстия закрывают соответствующими заглушками.

Это, конечно, должна быть крайняя мера, так как отсутствие компенсаторов вибраций приводит к разбалансировке мотора. Как заверяют некоторые автомобилисты, которые воспользовались таким методом, вибрации без блока валов не настолько серьезные, чтобы соглашаться на дорогостоящий ремонт. Несмотря на это, силовой агрегат становится немного слабее (мощность может снизиться до 15 лошадиных сил).

Решаясь на демонтаж блока, автомобилист должен четко понимать, что существенное вмешательство в конструкцию мотора может сильно повлиять на его работоспособность. А это в последующем может привести к капитальному ремонту ДВС.

Балансирный вал — Balance shaft

Балансирные валы используются в поршневые двигатели уменьшить вибрация за счет устранения неуравновешенных динамических сил. Уравновешивающие валы имеют эксцентриковые веса и вращаются в противоположном направлении друг от друга, что создает чистую вертикальную силу.

Балансирный вал был изобретен и запатентован британским инженером. Фредерик В. Ланчестер в 1904 году. Чаще всего он используется в рядных четырехцилиндровых двигателях и двигателях V6, используемых в автомобилях и мотоциклах.

Обзор

Принцип работы системы уравновешивающих валов заключается в том, что два вала имеют одинаковые эксцентричный гири вращаются в противоположных направлениях с удвоенной частотой вращения двигателя. Фазирование валов таково, что центробежные силы, создаваемые грузами, компенсируют вертикальные силы второго порядка (при удвоенных оборотах двигателя), создаваемые двигателем. Горизонтальные силы, создаваемые уравновешивающими валами, равны и противоположны и поэтому компенсируют друг друга.

Уравновешивающие валы не уменьшают вибрации, испытываемые коленчатый вал.

Двухцилиндровые двигатели

Множество двигателей мотоциклов — особенно прямоточные двигатели- использовали системы балансирных валов, например Yamaha TRX850 и Yamaha TDM850 двигатели имеют коленчатый вал 270 ° с балансирным валом. Альтернативный подход, используемый Параллельно-твин BMW GS, заключается в использовании «фиктивного» шатуна, который перемещает навесной противовес.

Четырехцилиндровые двигатели

Балансирные валы часто используются в рядные четыре двигателя, чтобы уменьшить вибрация второго порядка (вертикальная сила, колеблющаяся на удвоенной мощности двигателя Об / мин), что заложено в конструкции типичного рядного четырехцилиндрового двигателя. Эта вибрация возникает из-за движения шатуны в равномерно работающем рядном четырехцилиндровом двигателе не является симметричным на всем протяжении вращения коленчатого вала; таким образом, в течение заданного периода вращения коленчатого вала опускающийся и поднимающийся поршни не всегда полностью противостоят друг другу в своем ускорении, создавая результирующую вертикальную силу дважды за каждый оборот (которая увеличивает квадратично с об / мин).

Количество вибрации также увеличивается с рабочим объемом двигателя, в результате чего балансирные валы часто используются в четырехрядных двигателях с рабочим объемом 2,2 л (134 куб. Дюйма) или более. Оба повышенных Инсульт или же сверлить вызывают повышенную вторичную вибрацию; больший ход увеличивает разницу в ускорении, а больший канал увеличивает массу поршней.

Конструкция уравновешивающих валов Lanchester была усовершенствована с Митсубиси Астрон 80, рядный четырехцилиндровый автомобильный двигатель, представленный в 1975 году. Этот двигатель был первым, в котором один уравновешивающий вал был расположен выше другого, чтобы противодействовать качению пары второго порядка (т.е. вокруг оси коленчатого вала) из-за крутящего момента, создаваемого инерцией, вызванной увеличивается и уменьшается частота вращения двигателя.

В четырехцилиндровый двигатель, силы компенсируются поршнями, движущимися в противоположных направлениях. Поэтому балансирные валы не нужны в четырехквартирных двигателях.

Шестицилиндровые двигатели

В рядный шестицилиндровый двигатель и плоский шестицилиндровый двигатель, силы качания уравновешиваются естественным образом, поэтому балансирные валы не требуются.

Двигатели V6 по своей природе несбалансированы, независимо от угла поворота. Любой рядный двигатель с нечетным числом цилиндров имеет первичный дисбаланс, вызывающее качательное движение из конца в конец. Поскольку каждый ряд цилиндров в V6 состоит из трех цилиндров, каждый ряд цилиндров испытывает это движение. Уравновешивающие валы используются в различных двигателях V6 для уменьшения этого раскачивания.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

• полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
• неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

• Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
• Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
• Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
• Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
• Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
• Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
2. Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
3. Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

И до скорой встречи.

Проблемы при оплате банковскими картами

Иногда при оплате банковскими картами Visa / MasterCard могут возникать трудности. Самые распространенные из них:

1. На карте стоит ограничение на оплату покупок в интернет
2. Пластиковая карта не предназначена для совершения платежей в интернет.
3. Пластиковая карта не активирована для совершения платежей в интернет.
4. Недостаточно средств на пластиковой карте.

Для того что бы решить эти проблемы необходимо позвонить или написать в техническую поддержку банка в котором Вы обслуживаетесь. Специалисты банка помогут их решить и совершить оплату.

Вот, в принципе, и все. Весь процесс оплаты книги в формате PDF по ремонту автомобиля на нашем сайте занимает 1-2 минуты.

Если у Вас остались какие-либо вопросы, вы можете их задать, воспользовавшись формой обратной связи, или написать нам письмо на

Балансировочные (Уравновешивающие) валы на дизельном двигателе Фрилендер 2 (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.

Первичная и вторичная балансировка

Исторически проектировщики двигателей использовали термины «первичная балансировка» и «вторичная балансировка»

Эти термины связаны с порядком возникновения проблем в процессе разработки, и потому в какой-то степени отражают важность этих аспектов в балансировке

Определения первичной и вторичной балансировок разнятся. В общем случае первичная балансировка связана с компенсированием момента движущихся поршней (но не их кинетической энергии) во время оборота коленвала. Вторичная балансировка связана с компенсированием (или отсутствием таковой):

• кинетической энергии поршней;
• несинусоидального движения поршней (иногда является частью первичной балансировки);
• поперечного движения коленвала и балансирного вала;
• различных паразитных качаний (моментов инерции), создаваемых балансируемыми массами, как например нежелательный сдвиг противоположных цилиндров в оппозитном двигателе, создаваемые конфигурацией коленвала.

Несмотря на утверждения конструкторов и производителей, ни одна конфигурация поршней не является идеально сбалансированной. Подгоняя некоторые определения первичной и вторичной балансировок, можно утверждать, что некоторые конфигурации являются идеально сбалансированными в ограниченных рамках. Так, «рядная шестёрка», V12 и crossplane (то есть V8 с углом развала 90 градусов, кривошипы которого лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях) отлично сбалансированы по своей природе, а оппозитный двигатель имеет идеальную первичную балансировку, так как движение одной части компенсируется движением противоположной.