Карданный вал – это деталь, центр массы которой в идеале должен находиться на оси его вращения. Когда он смещается относительно оси (смещение может быть в горизонтальной или вертикальной плоскости, но чаще всего – именно в вертикальной) и возникает дисбаланс (или разбалансировка), который, в свою очередь, вызывает:
- Нарушение равномерности вращения. Проявляется оно в «биении» вала.
- Увеличение нагрузки на элементы передачи. Из-за этого происходит их ускоренный износ.
- Возникновение нехарактерных шумов при вращении кардана. Они – один из фаткоров, позволяющих определить факт наличия разбалансировки на слух.
Видео:про дисбаланс возникающий при смене положения колеса на валу балансировочного стендаСкачать
Почему возникает разбалансировка карданных валов
Причин может быть несколько. Следует понимать, что даже новый кардан не всегда может быть отбалансирован должным образом.
Итак, причинами дисбаланса кардана могут быть:
- Производственные дефекты. В этом случае разбалансировка, как правило, возникает из-за неоднородности материалов, использующихся при производстве. Например, где-то нарушилась технология литья – вот вам и предпосылка к тому, что будет дисбаланс.
- Ошибки и неточности при сборке узла. Это могут быть неверно выставленные зазоры между элементами карданной передачи, отклонения в их положении относительно друг друга.
ВАЖНО. Учитывая пункты 1 и 2, мы рекомендуем проверять балансировку даже новых карданов перед их установкой. Особенно это касается неоригинальной продукции и изделий от малоизвестных производителей. - Естественный износ элементов карданной передачи. Разбалансировка может возникать из-за сильной выработки шлицевых соединений, подшипников, крестовин и прочих деталей.
- Механические повреждения вала. Получить их очень легко: «легли на брюхо» где-нибудь или неудачно перескочили через бордюр – вполне вероятно появление вмятины, которая нарушит балансировку.
И еще. Бывают случаи (довольно редко, но случаются), когда причиной дисбаланса является обычная грязь. Если вы ощутили вибрации после преодоления сложного и сильно загрязненного участка, не паникуйте. Может нужно просто очистить элементы карданной передачи.
В любом случае, если какие-то из симптомов разбалансировки появились на вашем авто, пренебрегать ими не стоит. Приезжайте к нам на диагностику. Специалисты тщательно проверят карданную передачу и устранят все обнаруженные проблемы.
Видео:Валы и оси (балансировка)Скачать
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.
Видео:Неуравновешенность (дисбаланс)ротораСкачать
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:
- Расположение в ряд, когда цилиндры располагаются в одной плоскости.
- Оппозитная схема, когда оси цилиндров находятся в одной плоскости противоположно направлены друг другу.
- 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.
Читайте также: Шайба коленчатого вала 402
Как бы то ни было, идеального баланса не удается достичь ни в одной схеме, поэтому и устанавливают балансиры.
Видео:Динамическая балансировка роторовСкачать
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
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.
Видео:Ремонт и балансировка карданного вала (проверка биения)Скачать
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.
Видео:дикая ВИБРАЦИЯ кардана ВАЗ 2106Скачать
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.
Видео:балансировка карданного вала домаСкачать
О важности балансировки
Дисбаланс — одно из самых опасных явлений, которое действует на все вращающиеся детали в автомобиле, в том числе и коленчатый вал. Его внешними признаками являются повышенные вибрации, которые при разной частоте вращения могут усиливаться или уменьшаться. Эти проявления вызывают дополнительные нагрузки на детали, ослабляют крепеж, что ведет к ускоренному износу и поломкам. Кроме того, они чрезвычайно вредны для здоровья водителя и пассажиров.
Среди основных причин появления дисбаланса можно назвать:
- неточность изготовления деталей;
- неоднородность материала детали;
- неточное центрирование сопряженных деталей;
- увеличенные зазоры в сопряжениях деталей и узлов и несоосность их монтажа;
- деформации валов при механической и термической обработке, а также из-за повреждений в процессе эксплуатации.
Наибольший вклад вносят несбалансированные детали большого диаметра, вращающиеся с большой угловой скоростью. На практике ими становятся колеса, карданный вал, сцепление или гидротрансформатор автоматической трансмиссии, маховик и коленчатый вал.
Читайте также: Как слить масло с компрессора кондиционера автомобиля
Так что же что такое дисбаланс? У любой вращающейся детали по той или иной причине центр массы находится не на оси вращения, а смещен от неё на расстояние R (так называемый эксцентриситет). В этом случае имеется дисбаланс, равный произведению массы детали M на величину эксцентриситета R. При массе детали М=1 кг и эксцентриситете R=3 мм дисбаланс будет равен 3000 гмм. При вращении детали будет возникать центробежная сила F, вызывающая вибрацию. Эта сила пропорциональна дисбалансу и квадрату угловой скорости детали, а также зависит от жесткости соответствующего узла. Поэтому с теоретической точки зрения балансировка состоит в том, чтобы создать у детали дисбаланс, равный по величине (модулю) и противоположный по знаку исходному дисбалансу. Сумма этих дисбалансов (результирующий дисбаланс) будет равна нулю, а значит наша деталь сбалансирована, и при вращении вибрации не будет.
Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая. При первом способе не нужно вращать деталь — достаточно лишь качнуть ее. Второй способ применяется в случае более сложной неуравновешенности — так называемая моментная балансировка. При этом на деталь действует не одна сила F, а несколько. Поскольку силы приложены не в одной плоскости, то при вращении детали будет возникать момент, стремящийся повернуть ось вращения детали. Этот момент будет вращаться синхронно с деталью, что также приведет к появлению сильной вибрации, причем очень опасной. На практике статический или моментный дисбаланс никогда не применяются в чистом виде — только их сочетание.
При динамической балансировке нужно вращать балансируемую деталь и находить как минимум пару «тяжелых» мест и корректировать их. Этот способ требует применения специальных станков. Существует несколько вариантов динамической балансировки, и для каждого — свой станок. Но при любом способе важно установить деталь так, чтобы ось ее вращения точно совпадала с осью вращения в том узле, где она должна работать. Все вышесказанное в полной мере относится и к коленчатым валам.
Кстати, на автосборочных или авторемонтных предприятиях степень дисбаланса коленчатых валов определяют именно таким способом. А избавляются от этого явления путем снятия (высверливания или срезания) металла со щек или противовесов. Следует учесть, что балансировка коленвалов обычно производится в сборе с маховиком и ведущим диском («корзиной») сцепления. Вал устанавливается на станок подобно тому, как он установлен на автомобиле, закрепляется, и оператор осуществляет первый пуск. При вращении возникают центробежные силы от «тяжелых мест», датчики, установленные в опорных модулях станка, воспринимают эти силы, а датчик положения дает информацию о мгновенном положении вала. При первом пуске определяется исходное состояние вала, то есть величина и фаза дисбалансов. Затем устанавливается масса и положение «тяжелых мест». Оператору остается только высверлить лишний металл. После этого вал повторно проверяется, и, если дисбаланс находится в поле допуска, вал можно снимать со станка.
Как ни странно, при составлении перечня операций по механообработке, обязательных при капитальном ремонте двигателя, такая процедура, как балансировка коленчатого вала, для многих автовладельцев и даже механиков остается под вопросом. Стоит ли тратить деньги?
Безусловно! Смотрите сами: коленчатый вал весом 20 кг, получив эксцентриситет всего е=0,1 мм за счет прогиба вала, биения посадочного места под маховик, неправильной шлифовки, замены элементов, влияющих на дисбаланс (противовесы, поршни, шатуны, маховик, «корзина» сцепления) и при частоте вращения 6000 об./мин. создает центробежную силу, равную 7729 H (или 788 кг). Эта нагрузка через опоры силового агрегата передается на кузов и шасси, приводя к таким негативным последствиям, как: — увеличенный расход топлива; — падение «полезной» мощности; — уменьшение ресурса двигателя и других агрегатов; — повышенные вибрации и шум, которые плохо влияют на пассажиров и груз.
Читайте также: Вале рия гаврии ловна заклу нная
Качественная балансировка деталей увеличивает ресурс мотора как минимум на четверть, снижает расход топлива и уменьшает шум.
Как правило, коленчатые валы двигателей хороших зарубежных производителей тщательно балансируются на заводе методом модульных сборок. То есть все детали (коленвал, маховик, сцепление, передний шкив и пр.) соосны, сбалансированы сначала по отдельности, а потом и в сборе. Это дает возможность заменить любую составляющую без последующей балансировки. К слову, коленвалы массой до 10 кг имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30 г. Однако после любых механических повреждений, при шлифовке после деформации, при каком-либо «вмешательстве» в узлы (облегчение противовесов, маховика и т. д.) коленвалы требуют обязательной балансировки. А коленвалы отечественных производителей необходимо балансировать практически в любом случае. Все равно — новые они или уже поработавшие. Причем в худшую сторону отличаются валы ЗМЗ и при их балансировке иногда приходится браться не за дрель, а за «болгарку», снимая «лишний» металл чуть ли не килограммами!
Модульные сборки требуют особого подхода. Проводя балансировку таких валов заново, приходилось сверлить отверстия в маховике напротив заводских! В этом случае балансировка одного лишь маховика ничего не даст. Скорее всего, после коррекции он, будучи установлен на старый вал, даст еще большую вибрацию. Если же поменять маховик на новый, то последствия могут быть и вовсе непредсказуемы. Поэтому балансировать отдельные детали этого узла — дело неблагодарное. Для получения оптимального результата лучше не пожалеть сил и денег и отбалансировать весь коленвал методом модульных сборок.
Отдельно следует сказать о балансировке V-образных и других несимметричных коленчатых валов. Среди них — и валы рядных двигателей с нечетным количеством цилиндров. При установке такого вала без выполнения определенных правил на балансировочный станок мощная моментная составляющая сорвет его с опор при первых же оборотах. Дело в том, что масса противовесов у таких валов «привязана» к массе шатунно-поршневой группы. Поэтому на шатунные шейки надо установить втулки-компенсаторы определенной (с точностью до 1 г) массы. Эти параметры могут быть приведены в технической документации на двигатель или рассчитываются по специальной методике. К сожалению, для импортных коленвалов их можно только рассчитать. Очевидно, что времени на это уйдет немало, да и специалистов, которые могут это сделать, немного.
И все же постарайтесь избегать каких-либо вмешательств в конструктивные особенности узлов (облегчение и прочее), а при замене шатунно-поршневой группы, маховика, переднего шкива настоятельно рекомендуем обращаться к специальной литературе или консультироваться у специалистов.
Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.
Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🔥 Видео
Статическая балансировка роторовСкачать
Разрушаем миф: проверка балансировки колеса, точность балансировкиСкачать
Вы Всю Жизнь Зря Платили За Балансировку Колёс, балансировка, шиномонтаж, балансировку колёсСкачать
Балансировка коленвала ВАЗ для автоспортаСкачать
Мифы и тайны балансировки. Статический и парный дисбаланс. Вся правда про станок HUNTER GSP9200.Скачать
Балансировка кардана правильно Кардан Ремонт Юра ©Скачать
Что такое балансировка .Скачать
Диагностика карданного вала ВАЗ классика, Жигули.Скачать
Испытания Карданного вала на скручивание и дисбалансСкачать
КАРДАННЫЙ ВАЛ.ЧТОБ НЕ БЫЛО ВИБРАЦИИ!!!Скачать
Типичная ошибка при балансировке колеса - разбираем на наглядном экспериментеСкачать
Статическая балансировка валов (Static shaft balancing)Скачать
ТЕСТ: Тонкости балансировки. ДисбалансСкачать
