С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Для чего нужны балансировочные валы в двигателе

Для чего нужны балансировочные валы в двигателе


О балансирных валах и инерции. — DRIVE2

Привет всем!В блоге хочу более подробно раскрыть тему балансирных валов.Для начала хочу рассказать, что это такое, для чего нужно, какие преимущества и недостатки у балансирных валов.Немного теории. Так уж сложилось, что большинство двигателей в мире имеют кривошипно-шатунный механизм (КШМ), где возвратно поступательные движения поршня превращаются во вращательное движение коленчатого вала (КВ). При этом возникают силы инерции первого порядка. То есть, поршень уже прошел НМТ и идет вверх, а силы инерции ещё идут вниз, вызывая давление на опоры КВ. Тоже самое вверху, поршень уже прошел ВМТ и идет вниз, а силы инерции давят вверх как бы поднимая КВ из опор. Это происходит очень быстро как понимаете и выражается в сильной вибрации. Уменьшить это можно за счет применения многоцилиндровых схем и схем расположения цилиндров. У каждой схемы свои плюсы и минусы.В многоцилиндровых двигателях это достигается за счет масс противоположных цилиндров и противовесов КВ. В 4х цилиндровом двигателе два поршня вверху и два внизу. В принципе неплохо балансируя друг друга. Это как бы два зеркальных двухцилиндровых двигателей поставленных в ряд. При этом достигается первичная балансировка. Разумеется, масса всех деталей по цилиндрам должна соответствовать друг другу. Т.е. если например масса поршней и шатунов отличается друг от друга, то как не устраняй вибрацию, она всегда будет присутствовать. Для этого и существует развесовка деталей.Однако, при движении масс в противоположные стороны в одной плоскости возникают ещё силы инерции (второго порядка). Они гораздо слабее чем силы первого порядка, но с ними приходится считаться. Полностью уравновешенный двигатель – это тот двигатель у которого сумма всех сил на опорах КВ равна нулю. То есть двигатель спроектирован таким образом, что все его детали компенсируют при движении все силы.Таких двигателей всего два. Это рядная шестерка и оппозитная шестерка. А так же их производные 12 цилиндровые (V12 это 2 рядных шестерки). Так же полностью уравновешенным является рядная 8ка (2 четырехцилиндровых в ряд), но таких моторов сейчас нет в автостроении. Кстати оппозитная 4ка гораздо лучше сбалансирована чем рядная.Итак, в рядной 4ке присутствуют силы инерции второго порядка. Чтобы их убрать, необходимо создать противовес вращающийся с удвоенной частотой в противоположную сторону от КВ. Однако при этом так же возникает момент и чтоб его компенсировать также требуется такой же вал (по массе), но вращающийся в другую сторону. При этом силы инерции на опорах КВ будут равны нулю.Сложно? Конечно. Именно поэтому, 95% четырехцилиндровых двигателей в мире не имеют балансиров. А просто компенсируют возникающую вибрацию за счет подушек двигателя.Теперь надо окунуться немного в историю. Создание двигателей семейства Сириус (4G6) началось в середине 70х годов. В 1973 году разразился топливный кризис и многие компании сникли на продажах машин, но только не японцы. Япония рвалась выйти на международный рынок предлагая множество экзотических решений в автостроении, робототехнике, электронике. Каждая японская компания стремилась показать свое техническое совершенство и применяемые технологии. Не исключение и Митсубиси. В 1975 году разработана технология Silent Shaft (бесшумный вал) для семейства двигателей «Астрон». Митсубиси получила приз за научные достижения от автомобильной технологической ассоциации Японии. Митсу продала в дальнейшем лицензию Порше и Вольво.Однако вернемся к 4G6. Дальнейшее развитие этого семейства двигателей дало много шедевров которые обеспечили 34 победы на этапах Кубка мира по ралли WRC и 4 чемпионских титула.Имея разные типы ГБЦ, валов, наличие турбонаддува разных систем впрыска, семейство 4G6 оставалось неизменно в одном, чугунный блок, два балансирных вала. Привод валов осуществляется от масляного насоса в противовращение КВ и отдельным ремешком в ту же сторону что и КВ.Тут надо сделать отступление. Все победы сделаны на двигателях без балансирных валов.Да, спортивному автомобилю они ни к чему. Это лишний узел ненадежности просто удален. Параллельно Митсубиси выпускает семейства двигателей без балансиров 4G9, 4G1 и др.Мало того семейство 4G6 имеет двигатель 4G61(Кольт, Лансер, Седия для японии) на котором изначально не установлены балансиры. И он прекрасно работает.Если взять новое последнее семейство двигателей 4В1, то в нем так же нет балансирных валов. Хотя блок алюминиевый и для него вибрации гораздо более вредны чем чугунному. Видимо заводские инженеры решили, что хватит изгаляться в период кризиса. Подводя небольшой итог можно сказать следующее. Балансирные валы в принципе вещь не плохая и нужная. Но и без них двигатель будет работать слаженно и четко.Я не призываю владельцев Митсу снимать их со своих моторов. Но если вы озадачились постройкой мощного мотора, вы так или иначе столкнетесь с проблемой балансирных валов. Удалив их, вы удалите один узел ненадежности, уменьшите кол-во смазывающих поверхностей (читай давление масла), добавите пару тройку л.с. за счет уменьшения вращающихся масс (1,7кг).Из минусов, возможно увеличится вибрация.Однако, на примерах DSM клуба и многих владельцев ЭВО, вибрация практически незаметна, некоторые товарищи даже не замечают изменений до и после.

О самом удалении валов можно почитать в БЖ www.drive2.ru/cars/mitsub…/stayer05/journal/1847875

Всем спасибо, извините за много букв.

Плюсуйте кому понравилось…

Балансирный вал

Балансирный (уравновешивающий) вал — дополнительный элемент балансировки для снижения вибраций двигателя. В процессе работы кривошипно-шатунного механизма возникает инерция, которая становится результатом движения деталей ДВС и воздействия ряда других сил.

Двигатели внутреннего сгорания могут иметь разные схемы расположения цилиндров. Наиболее распространены:

  • Рядная схема, когда оси цилиндров находятся в единой плоскости;
  • Оппозитная схема означает, что оси цилиндров находятся под углом 180° в двух плоскостях;
  • V–образная схема компоновки с осями цилиндров в двух плоскостях;

Встречаются схемы, когда оси цилиндров находятся в двух плоскостях под разным углом, а также аналогичная схема с дополнительным смещением на коленвале и т.д. От той или иной схемы напрямую зависит степень балансировки ДВС. Лучший баланс демонстрируют оппозитные двигатели. Неплохо сбалансированы рядные двигатели на 4 цилиндра с рабочим объемом до двух литров. V-образный мотор оптимально сбалансирован только под строго определенными углами между цилиндрами.

При работе ДВС возникают уравновешенные и неуравновешенные силы. К уравновешенным силам можно отнести силу давления газов и силу трения. Неуравновешенными силами является инерция, вес силового агрегата и т.д. Указанные силы получили название силы инерции второго порядка.

Как известно, чаще всего уравновешивание достигается путем установки противовесов на щеках коленвала. Такой способ работает, но не всегда позволяет качественно сбалансировать мотор зависимо от той или иной схемы расположения цилиндров.

Инерция возникает от возвратно-поступательного движения поршней и вращательного движения шатунов. Дополнительно присутствуют также силы инерции в продольной плоскости. Результатом воздействия этих сил становится вибрация ДВС, что приводит к повышенному уровню шумов, определенным нагрузкам  на элементы двигателя, а также к преждевременному износу деталей и механизмов. Для решения этой задачи в конструкции рядных и других двигателей могут дополнительно к маховику использоваться балансирные валы.

Сила инерции второго порядка уравновешивается двумя балансирными валами, которые могут иметь противовесы. Валы вращаются как с одинаковой скоростью параллельно коленвалу, так и в два раза быстрее частоты вращения коленчатого вала, что зависит от конкретного мотора.

Балансирный вал является стержнем из металла, который имеет достаточно замысловатую форму с выточенными на нем пазами. Вал осуществляет постоянное вращение. Крутится вал в двух подшипниках скольжения. Смазывание данных подшипников реализовано через систему смазки ДВС.

Единственным способом дополнительного уменьшения вибрации ДВС является балансировка агрегата. Рядный четырехцилиндровый мотор получает неуравновешенные силы, которые возникают при движении масс с учетом той или иной частоты вращения коленвала. Величина инерции зависит от объема ДВС, с ростом объема силовой установки инерция увеличивается.

Балансировочный вал устанавливается на рядных четырехцилиндровых моторах с рабочим объемом выше двух литров. Стоит отметить, что установка таких валов приводит к заметному удорожанию конструкции и не особенно активно применяется на автомобилях даже среднего ценового сегмента.

Балансирные валы ставятся парами. Их зачастую располагают симметрично по обеим сторонам коленвала. Местом установки балансирных валов чаще всего становится картер двигателя, чтобы валы оказались ниже коленчатого вала ДВС. Получается, что указанные валы находятся под коленвалом, а местом их установки становится масляный поддон.

Балансирные валы имеют прямой привод от коленвала. Привод реализует вращение уравновешивающих валов в разные стороны.

Угловая скорость вращения балансиров удвоена. Привод может быть выполнен как отдельно посредством зубчатого редуктора или цепной передачи, так и представлять собой совокупность решений. Крутильные колебания от вращения самих валов гасятся пружинным гасителем колебаний, который размещен в приводной звездочке привода уравновешивающего вала.

В процессе работы и благодаря особенностям конструкции привода балансирные валы подвержены серьезным нагрузкам. Наиболее перегружены подшипники, которые расположены в противоположной от привода стороне. Имеет место их быстрый износ, который проявляется дополнительными шумами и появлением усиленных вибраций. В худших случаях может произойти обрыв приводной цепи. Дополнительным недостатком становится отбор мощности ДВС, которая расходуется на привод балансирных валов.

Зачем нужны балансирные валы? — Сообщество «Toyota Club» на DRIVE2

Приветствую всех!

После недавней замены вкладышей на моем 5S-FE появилась дикая вибрация по салону на холостых и на оборотах. Что только не думал. Узнал много нового, в том числе про балансиры. Думал даже их убрать.Плюсы вроде как тише работает на холостых

Минусы — появляется вибрация.

Вкратце о чем речь: сняв поддон, можно обнаружить прикрученную под коленом здоровую коробку, в которой находится два балансирных вала, которые приводятся в действие шестеренчатой передачей от колена и призваны гасить вибрации на холостом ходу.Ставились на 5s (в отличие от 3s), на движки больше 2х литров.

Валы как и колено крутятся во вкладышах, но найти вкладыши нереально, а новый блок — 20тыр. Бывает вкладыши проворачаивает и машина тарахтит как дизель. В общем когда выходит блок из строя его проще выкинуть, получив немного вибраций.Если сбита регулировка — опять вибрации.

Вот статься по удалениюВот по регулировке(может кому пригодится)

Решил так: разберем, если люфт большой — выкинем, если норм — выставим по меткам.

За 3000км езды с вибрацией стали появляться мысли о продаже авто)) Наконец нашел время, поехал к знакомому разбирать.Слил масло в 4ый раз за последние два месяца, до сих пор грязное(за 3000км), стружки уже нет, отложений крупных тоже. Еле оторвали поддон, прилепленый в прошлый раз на оригинальный герметик. Сняли балансиры, метки стояли верно, но вот поршень первого цилиндра в верхнюю точку никто не выставлял при установке балансиров в прошлый раз, от этого и колбасило. Проверили люфты — все четко, поэтому желание от него избавиться пропало. Установили все как надо — машина шепчет, будто после 10ки в эс класс сел)) Есть ощущение, что так хорошо никогда не было, поэтому есть вероятность, что с момента покупки ездил на неправильно установленных балансирах.

Также были поменяны гайки для крепления приемной трубы к коллектору и прокладка, номера лень искать.

08880-80375 — Масло Toyota 5w40 — 2700руб90915-YZZE1 — фильтр масляный — 200руб (Не Япония конечно, но какой был)

НА ЗАМЕТКУ ПРО ПОДДОН:

Так как часто снимали поддон, выявили слабое место: по всему периметру болты натыканы каждые 5-6 см, а есть один участок, правая короткая сторона, так на нем наверно 15 см раст между угловыми болтиками! И на удивление далеко не каждый раз удавалось прилепить поддон на оригинальный гермет так, чтоб не текло. Поддон каждый раз отбивали до идеально ровного.

Проблему раз и навсегда решили установкой прокладки поддона, естественно неоригинальной)Ajusa 14059700, на zzap навалом, 200руб. В ней кстати дырочки есть там, где у нас нет в блок (речь о 5sfe кстати). Была идея просверлить и посадить тот край на два болта, но оказалось весьма проблематично и забили. Прокладку с двух сторон тоненько герметиком. Купил болтики 6ки по длинее на пол см, штук 18 кажется. Ничего не течет.Прокладка пробковая, аккуратнее при транспортировке)

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:

  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.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости