на что влияет балансировка маховика
Устранение различных вариантов дисбаланса маховика
Балансировка маховика является необходимой процедурой по уравновешиванию вращающихся масс, устранению инерционных сил и обеспечению продолжительной эксплуатации этой детали. При дисбалансе вращающихся элементов двигателя внутреннего сгорания могут возникнуть вибрации, что существенно сокращает срок работы мотора и его составных частей, таких как стартер, карданный вал, коленвал.
Маховик может быть одним из источников вибраций, поэтому и необходимо его балансировать. Эта деталь цепляет шестерню привода стартера, что нужно учитывать при подготовке к процедуре устранения дисбаланса. Тюнинг двигателя также предполагает использование такой процедуры, как проточка маховика. Эта манипуляция предполагает удаление изношенной поверхности детали, что очень важно для ее эффективной эксплуатации. Такая шлифовка является важным этапом балансировки для исключения отрицательного влияния произведенных манипуляций на работу элементов двигателя, таких как стартер, коленвал, карданный вал.
Разновидности дисбаланса
Для того, чтобы понять, как проводится процедура балансировки, следует разобраться с разновидностями дисбаланса:
Вибрации могут усиливаться или уменьшаться в зависимости от частоты вращения. Они провоцируют возникновение дополнительной нагрузки на элементы двигателя (стартер, карданный вал, коленвал), а также ведут к ослаблению крепежа. В свою очередь, это может привести к неисправностям и снижению срока эксплуатации и нарушениям работы составных частей мотора: маховика, сцепления, коленвала и других.
К причинам дисбаланса следует отнести:
Вибрации могут возникнуть при отсутствии балансировки как маховика, так и других деталей большого диаметра и значительной величиной угловой скорости: карданного вала, коленвала, колес и сцепления.
Устранение дисбаланса проводится с использованием специализированного оборудования в автосервисных центрах. Самостоятельная балансировка также возможна. Только нужно помнить, что перед проведением процедуры следует отключить стартер, который цепляет маховик, от питания.
Проведение балансировки
Статическая балансировка производится несложно и возможна в домашних условиях. Возможно отбалансировать маховик с применением вспомогательных инструментов и средств. Для начала необходимо снять деталь, для этого нужно загнать автомобиль на смотровую яму, после этого отключить питание, которое использует стартер (он цепляет маховик), и только затем снять элемент. При этом следует учитывать, что свободное вывешивание маховика ведет к установке такого положения детали, в каком наиболее тяжелый участок будет локализоваться внизу. Для определения положения следует расположить маховик так, чтобы он беспрепятственно вращался на опорах. Это можно осуществить при закреплении детали на валу, который помещен на опоры. При этом в их качестве выступают уголки. Также для этого используют тиски, при этом в них зажимается вал с закрепленном на подшипниках маховиком. Он проворачивается под своим весом и устанавливается тяжелым участком именно в нижнем положении. После этого проводится проточка маховика, то есть удаление излишков металла с тяжелой стороны (шлифовка).
Кроме того, балансировка предполагает монтаж дополнительного груза с противоположной стороны. Так выравнивается распределение масс. Но проточка маховика, или шлифовка, является более распространенной процедурой. С ее помощью облегчается тяжелая часть детали и уравновешивается масса. После этого маховик устанавливается обратно, а стартер, который его цепляет, подключается к питанию.
Процедура динамической балансировки должна проводится в условиях профессионального автосервиса. Для ее осуществления требуется специализированное оборудование. Особенность процедуры заключается в ее совместном характере: устранение дисбаланса производится одновременно для маховика, сцепления и коленвала. При этом так же, как и при статической балансировке, производится отключение питания, которое использует стартер, что цепляет маховик.
Таким образом, возможно отбалансировать маховик самостоятельно – шлифовка является довольно простой процедурой, но динамическую балансировку следует осуществлять только с привлечением специалистов, поскольку она требует устранения дисбаланса совместно для коленвала, сцепления и маховика и предполагает довольно сложный алгоритм действий с использованием сложного оборудования и инструментов. Кроме того, шлифовка, проведенная в сервисе, оказывает более положительное действие на работу автомобильного двигателя
Балансировка маховика на станке
Сейчас попробую наглядно показать и обЪяснить как происходит балансировка маховика на станках, и в чем разница балансировки на стане и на коленке.
В качестве примера приехало 2 маховика, если не ошибаюсь, от камаза, один наш, второй китай.
Наш немножко устал, или возможно его уже балансировали таким способом.
маховики сняты с работяг и по ним видно, закалины раскалины, как кто называет, суть в том что в этих местах маховик перегрет и в таких местах металл закалился, по ощущениям это бугорок который более крепкий чем основное тело маховика и визуально синий или мелкие трещины, следовательно этих местах будет выедать диск.
Уточню сразу, перегретый маховик, в идеале нужно выбросить и ставить новый, но так как мы живем в России, то ищем варианты как дать ему вторую жизнь, пусть не идеальную но с наименьшими потерями.
Тут существует несколько вариантов, которые имеют свои плюсы и минусы, о них отдельно напишу, варианты такие:
1.выбросить
2. точить
3. шлифовать
Лично мне по душе вариант номер 3, но он не всегда катит.
в данном случае было принято решение в пользу 2 варианта и на помощь приходит токарный станок.
получаем вот такой результат
далее изготавливается оснастка, что бы не морочить голову под каждую деталь индивидуально, мы используем валы, подточил под нужный диаметр и готово.
Далее устанавливаем на станок, калибруем деталь, процесс нет смысла снимать.Из всего процесса хотелось бы выделить как раз тот самый важный момент межку статикой на коленке и на станке.
Статика это статика, она не уловит моментный дисбаланс, который проявляется при вращении. И если при проверке статики оба маховика были статически уравновешены, то после калибровки на танке получили вот такие результаты
Программа на балансировочном станке указывает четкий угол где где нужно снять лишнюю массу.
Далее зависит от размера и массы, если позволяет то удобнее на сверлильный или фрезерный станок, если в данном варианте, хорошие сверла и дрель.
Допуск на данных маховиках 4+ грамма, но если уж начали делать то че, сведем на минимум, оставляю всегда меньше грамма остаточного дисбаланса. С таким дисбалансом даже без подшипников уже нет вибрации, соответственно подшипники проживут дольше )))
Что касаемо оборотов, не буду углубляться в герцы, если решили отвезти маховик на балансировку, запомните обороты холостого хода на своем авто, именно на холостом ходу все ощущается и лучше всего устранить.
Облегченные шатуны и маховик (самостоятельная балансировка).
Когда я взвесил родной шатун, не сказать что я был в шоке, ничего не сказать:
Меня еще поражает такой нюанс. В книгах везде есть допуски, допустим по шатунам 2гр. В стоке этот разбег больше 15 грамм! Как моторы на заводах собирали?
В общем тот вариант что поршень почти пол кило и шатун почти в кило меня не устраивал, даже у ТАЗов эти цифры на много меньше, а уж в иномарках тем более. Куда такой запас если авто не часто на повседневе и врятли больше 6000 крутится будет?
Найти нормального, грамотного, не ленивого токаря — это как клад зарытый пиратами.
Долго искал такого человека, а пока искал пробовал сам, но такой тюненг был сомнительным.
Обточил немного края, скинул порядка 5грамм, это мало.
Надо точить по кругу.
Хорошо что есть на свете хорошие люди помогли найти токаря который может сделать любую нестандартную работу! (Такой токарь на вес золота!) Понимает с пол слова, да еще и цены доступные!
Тогда еще и маховик облегчим!
В стоке не весил маховик, но он явно больше 7кг.
Облегчать его по Сингуринди побоялся, по этому лайт-тюнинг (чертеж на рисунке слева, только то что зеленое).
Отдал все токарю, объяснил. Через пару дней забрал такую красоту:
Маховик без венца 4380гр.
С венцом порядка 5200гр.
Шатуны без подгонки примерно 705-715гр.
подгоняем шатуны по самому лёгкому — 705гр.
Подгонять старался по центровке. Брал сток шатун искал центр тяжести, потом брал облегченный, в этом же месте искал центр тяжести и облегчал шейки для уравновешивания.
Радуемся. Скинули около 182гр!
Если с шатунами обошлось подгонкой, то с маховиком предстояла история по балансировке.
В городе не на одном СТО этого не делают, я в шоке, как они моторы собирают? Коленвалы если хоть как-то проверяют на биение, то в сборе всю солянку: шкив-колено-маховик — НЕ ОДНО СТО?!
В интернете советов куча кто как балансирует. Я же решил сделать на подшипнике.
(винтик примерно 7гр)
В общем отцентровал, насверлил «облегчений», да и главное лучше чем было.
Я даже отнес этот маховик на шиномонтажку на балансир, выставили самые маленькие параметры, балансир показал дисбаланс 20гр, но это все говно, потому что другие пару замеров показывали то 5гр то 25гр в разных областях… в общем шиномантажный балансировочный станок не подходит.
Ради интереса я прикинул на подшипник родной не балансированный маховик… там ппц… если по видео есть реакция на винтик, то на стоке он у него дисбаланс больше 20 гр. (здоровый винт вставлял и его веса не хватало прокрутить маховик).
Мотор уже катается, по этому можно смело сказать, что все проделано успешно, единственное маховик всё-таки можно было облегчать по Сингуринди не боясь, даже облегченный на 2кг шибко резвого прихода не дает).
Мифы и реальность о балансировке коленчатого вала
Мифы и реальность о балансировке коленчатого вала
К сожалению, вопросы балансировки коленчатого вала (маховика, корзины сцепления, демпфера) в доступной литературе практически не раскрыты, а если что и можно найти, то это ГОСТы и научная литература. Однако осмысление и понимание того, что там написано, требует определенной подготовки и наличия самого балансировочного станка. Это, естественно, отбивает у автомехаников все желание разобраться с этими вопросами с точки зрения ремонта ДВС. В этой короткой статье мы попытаемся раскрыть вопросы балансировки с позиции автомеханика, не вдаваясь в сложные математические расчеты и больше акцентируя внимание на практическом опыте.
Итак, наиболее частый вопрос возникающий при ремонте двигателя: нужно ли проводить балансировку после шлифовки коленчатого вала?
Для этого мы покажем все этапы балансировки коленчатого вала, которые выполняются в нашей фирме при ремонте коленчатого вала. В качестве примера возьмем коленчатый вал двигателя МВ 603.973. Это рядный 6 цилиндровый дизельный двигатель. Допустимый дисбаланс завода изготовителя на данный вал 100 гмм. Много это или мало? Что будет если дисбаланс будет меньше или больше данной цифры? Эти вопросы мы не будем рассматривать в этой статье, а опишем их позже. Но можно с уверенностью говорить, что завод изготовитель берет эти цифры не с потолка, а проводит достаточное количество экспериментов для того, чтобы найти компромисс между допустимым значением дисбаланса для нормальной эксплуатации двигателя и себестоимостью производства для обеспечения данного допуска. Просто для сравнения, допустимый дисбаланс завода изготовителя на коленчатый вал двигателя ЗМЗ 406 360 гмм. Чтобы легче представить и понять эти цифры, вспомним простую формулу из курса физики. Для вращательного движения сила инерции равна:
m – неуравновешенная масса, кг;
r – радиус ее вращения, м;
w – угловая скорость вращения, рад/с;
n – частота вращения, об/мин.
Итак, подставляем цифры в формулу и принимаем частоту вращения от 1000 до 10 000 об/мин, получаем следующее:
F1000 = 0.1х 0,001х( 3,14х1000/30)2= 1,1 Н
F2000 = 0.1х 0,001х( 3,14х2000/30)2= 4,4 Н
F3000 = 0.1х 0,001х( 3,14х3000/30)2= 9,9 Н
F4000 = 0.1х 0,001х( 3,14х4000/30)2= 17,55 Н
F5000 = 0.1х 0,001х( 3,14х5000/30)2= 27,4 Н
F6000 = 0.1х 0,001х( 3,14х6000/30)2= 39,5 Н
F7000 = 0.1х 0,001х( 3,14х7000/30)2= 53,8 Н
F8000 = 0.1х 0,001х( 3,14х8000/30)2= 70,2 Н
F9000 = 0.1х 0,001х( 3,14х9000/30)2= 88,9 Н
F10000 = 0.1х 0,001х( 3,14х10000/30)2= 109,7 Н
Все конечно понимают, что этот мотор никогда не выйдет на частоту вращения 10 000 об/мин, но этот простенький расчет сделан для того, что бы «почувствовать» цифры и понять как важна балансировка при увеличении частоты вращения. Какие можно сделать предварительные выводы? Во первых, вы «почувствовали», что такое дисбаланс 100 гмм, ну и, во вторых, убедились, что это действительно достаточно жесткий допуск для данного двигателя, и нет никакой необходимости делать этот допуск жестче.
Теперь давайте покончим с цифрами и наконец-то вернемся к этому валу. Данный вал был предварительно отшлифован и после попал к нам на балансировку. И вот какие результаты мы получили при измерении дисбаланса.
Что обозначают эти цифры? На данном рисунке мы видим, что дисбаланс на левой плоскости равен 378 гмм, и дисбаланс на правой плоскости равен 301 гмм. То есть условно можно принять, что общий дисбаланс на вал получается 679 гмм, что почти в 7 раз превышает допуск, заложенный заводом изготовителем.
Вот фото этого вала на станке:
Сейчас конечно Вы начнете во всем обвинять «криворукого» шлифовщика или плохой станок. Но давайте вернемся опять к простеньким расчетам и попробуем понять, почему так получается. Для простоты расчета примем вес вала 20 кг (этот вес очень близок к истине для 6 цилиндрового коленчатого вала). Вал имеет остаточный дисбаланс допустим 0 гмм ( что является полной утопией).
А если учесть, что не всегда завод изготовитель выдерживает свои же допуска, то обвинения в адрес шлифовщика или станка просто отпадают. Только не надо теперь стоять над шлифовщиком и требовать, что бы он выставлял вал с микронной точностью, все равно это не принесет желаемого результата. Единственным правильным выходом из данной ситуации является обязательная балансировка коленчатого вала после его шлифовки. Традиционно балансировку коленчатого вала выполняют высверливанием противовеса (иногда правда приходится утяжелять противовесы, но это достаточно редкий случай).
Вот, что мы получили после балансировки вала
Остаточный дисбаланс по левой плоскости 7 гмм и 4 гмм по правой плоскости. То есть общий дисбаланс на вал 11 гмм. Такая точность делалась специально, чтобы показать возможности данного станка и, как вы поняли теперь, необходимости выполнять такие требования при балансировке после шлифовки вала нет. Требований завода изготовителя вполне достаточно. Итак, с валом мы закончили, и, естественно, возникает вопрос, а нужно ли балансировать передний демпфер (шкив), маховик, корзину сцепления. Обратимся опять к ремонтной литературе. Что рекомендует тот же ЗМЗ, например, на допустимый дисбаланс этих деталей? На шкив передний с демпфером 100 гмм, на маховик 150 гмм, на корзину сцепления 100 гмм. Но есть очень важное примечание.
Все эти детали балансируются отдельно от вала ( то есть на оправках), и коленчатый вал в сборе на современных моторостроительных заводах в серию не балансируется. То есть Вы понимаете, что при установке вышеперечисленных деталей на коленчатый вал остаточный дисбаланс естественно изменится, так как совпадение осей вращения практически невозможно. Ниже представлены фото балансировки данных деталей.
Опять же, как показала практика, эти детали вносят ощутимый вклад в дисбаланс коленчатого вала, и, как показал наш опыт, дисбаланс каждой из этой детали существенно перекрывает допуски на остаточный дисбаланс. Так, цифра 150-300 гмм является «нормой» для переднего шкива (демпфера), для маховика 200-500 гмм, и 200-700 гмм для корзины сцепления. И это относится не только к российскому автопрому. Как показал наш опыт, примерно эти же цифры получаются и у зарубежного автопрома.
И есть обязательно еще один очень важный момент: после балансировки деталей по отдельности надо провести балансировку в сборе, но она должна делаться на последнем этапе. Предварительная балансировка по отдельности является также обязательной. Это надо для того, чтобы в случае, если выйдет из строя маховик или сцепление, Вам не пришлось снимать колено для повторной перебалансировки.
Итак, вот, что мы получаем окончательно при балансировке в сборе.
Итоговый дисбаланс коленчатого вала в сборе 37 гмм.
При этом следует учесть, что вес вала в сборе был около 43 кг.
Но, выполнив балансировку коленчатого вала в сборе, не стоит забывать о развесовке поршней и шатунов. Причем развесовку шатунов надо делать не просто по весу, а развесовку по центру масс, так как разница в весе этих деталей также вносит свой вклад в дисбаланс двигателя и строго регламентируется заводом изготовителем.
И вот, что хотелось бы отметить в заключении: очень многие автомеханики, прочитав эту статью, скажут, что это все ерунда. Что они собрали не один десяток моторов, и что все они без балансировки прекрасно работают, и они будут правы- действительно работают. Но давайте вспомним, сколько приходилось видеть моторов, которые работали …. при поломанных направляющих, со стертыми кулачками распредвала, с фрезерованными по плоскости ГБЦ выше нормы в 2-3 раза, с изношенными цилиндрами в 0,3 мм, с неправильно установленными поршнями- этот список можно продолжать до бесконечности.
балансировка маховика
Добрый день/вечер. Сегодня пойдет речь о балансировке маховика, который я сделал. Подробности изготовления тут: www.drive2.ru/l/457862756280859384/
Для начала немного теории:
«При технологической обработке вращающихся деталей (шкивов, зубчатых колес, валов, барабанов и т. д.) трудно получить их полную уравновешенность вследствие неоднородности металла (пустоты, раковины при отливке, некоторые неточности при механической обработке и сборке). Неуравновешенность вращающейся детали выражается в том, что центр тяжести не совпадает с осью вращения. Кроме того, эта ось вращения не является главной центральной осью инерции вращающейся детали. Самый процесс уравновешивания вращающейся детали называют балансировкой. Имеются два вида балансировки — статическая и динамическая.
Чтобы статически уравновесить вращающуюся деталь, надо центр ее тяжести перенести на геометрическую ось вращения. Такой вид уравновешивания называется статической балансировкой.
На рис. 110, а даны положения трех главных центральных осей XX, YY и ZZ. Если центр тяжести S вращающегося тела перенести в точку О пересечения главных центральных осей, то это тело будет находиться в равновесии.
Пусть центр тяжести S диска А удален от оси вращения YY на расстояние l1, тогда при вращении диска А появится центральная сила инерции Ри. Эта сила Ри при вращении диска А будет создавать дополнительное давление на вал и на подшипник. При этом давление от силы инерции намного превосходит задаваемые силы, особенно при больших числах оборотов вала.
Неуравновешенность центробежных сил приводит к упругим периодическим колебаниям вала. При больших скоростях эти колебания вала передаются через подшипники и станину на фундамент, который может подвергнуться преждевременному разрушению.
Поэтому рекомендуется во всех вращающихся деталях уравновешивать силы инерции, чтобы не допускать больших дополнительных нагрузок на механизм.
Чтобы уравновесить силу инерции Ри, надо центр тяжести перенести на ось вращения. Это можно осуществить, приложив с противоположной стороны в точке S’ силу Ри’ :
Объясним это на примерах.
На круглом вращающемся диске (рис. 110, б) закреплена масса m1, удаленная от оси вращения на расстояние r1. Требуется уравновесить массу m1 другой массой m2, закрепленной с противоположной стороны на расстоянии r2. Полное уравновешивание диска произойдет тогда, когда развиваемые массами m1 и m2 силы инерции Ри1 и Ри2 будут равны между собой.
Самым простым устройством для статической балансировки являются параллельные стенды. Конструкция их ясна из рис. 110, в. Профили направляющих, по которым перекатывается уравновешиваемая деталь, показаны на рис. 110, г. Чтобы уменьшить коэффициент трения, рабочая часть направляющих должна быть закалена и тщательно отшлифована. Ширину b делают минимальной, чтобы не создавать вмятин на поверхности цапф.
Стенд для балансировки должен быть снабжен комплектом направляющих с различной шириной опорной части.
Направляющие круглого сечения, не имеющие плоской опорной поверхности, используются для деталей массой 40-50 кг. Преимущество круглых направляющих заключается в простоте обработки и в возможности путем поворота их на небольшой угол исключать из зоны контакта поврежденные места.
Для балансировки тяжелых деталей и узлов применяются направляющие квадратного или прямоугольного сечения.
Статическое уравновешивание обычно выполняют на специальных оправках. Для корректирования и уравновешивания массы применяют различные приспособления (рис. 111).
Неуравновешенность устраняется подвешиванием к детали металлических грузов. Линейка 1 с передвижным грузом 2 с помощью струбцины 3 прикрепляется к уравновешиваемой детали 4, а противовес 5 закрепляется отдельно. Статическая балансировка может уравновесить деталь только относительно ее оси вращения, но не может устранить действия сил, стремящихся повернуть продольную ось. Это относится к деталям и узлам, имеющим длину больше диаметра (роторы крупных турбин, турбогенераторов, электродвигателей, быстровращающиеся шпиндели станков, коленчатые валы автомобильных и авиационных двигателей и т. д.).
Чтобы выполнить динамическую балансировку длинного вала, применяют специальные балансировочные машины, на которых определяют центробежную силу, величину эксцентриситета, вес груза для уравновешивающей пары моментов. Работу эту выполняют специалисты-балансировщики.»
Из сказанного о динамическом дисбалансе следует, что при незначительной длине тела по оси вращения (например, маховик, диск сцепления) практически вполне достаточно балансировать его статически, так как действие всякой пары сил в осевой плоскости слишком незначительно при небольшой длине плеча.
Итого маховик можно отбалансировать статически и динамически. Для статической балансировки необходимо изготовить стенд. Для динамической балансировки — необходимо найти контору, которая занимается балансировкой коленвалов, разобрать двигатель, вытащить свой коленвал, отдать мастеру коленвал и маховик, получить все из балансировки и радоваться жизни.
Думал я недолго. По большому счету можно использовать хоть табуретку на которой будет производиться балансировка. Но для разового примения, я сделал небольшой «стендик» с возможностью регулировки высоты опоры.
Для направляющий я использовал штоки задних амортизаторов. Они достаточно крепки и не прогибаются. Так называемый «Фальш Вал» который стоит в центре моего маховика и является осью выточен под заказ. В идеале лучше подобрать шток амортизатора. Скажу по секрету подойдет от Вольво ХС90 (передний). Владельцы Вольво берегитесь.
Стенд, надо обязательно выставить по уровню.
Дальше ставим маховик в произвольном положении, если разница значительная — маховик сразу начнет вращаться, если нет, тогда необходимо ему немного помочь. Когда маховик уже перестанет реагировать на наши колебания и будет останавливаться в произвольном положении — Готово. Кстати, я после каждого вращения с противоположной стороны высверливал маталл.