Балансирные валы: принцип работы, особенности конструкции

Для чего предназначены балансиры

Основная задача балансирных валов — поглощать излишнюю инерцию и снижать вибрации. Это стало актуальным после появления более мощных двигателей объемом от двух литров.

Шестерня балансирного вала с приводом от коленчатого вала двигателя

Расположение цилиндров также играет важную роль в балансе двигателя внутреннего сгорания. Можно выделить три общих шаблона:

1. Расположение в ряд, когда цилиндры находятся в одной плоскости.
2. Схема обратная, когда оси цилиндров находятся в одной плоскости и направлены друг напротив друга.
3. Расположение цилиндров V-образной формы.

Положение осей цилиндров напрямую влияет на балансировку двигателя. Рядный дизайн доказал свою эффективность в небольших 4-цилиндровых двигателях. Противоположная схема обеспечивает наилучшую балансировку. V-образное расположение требует точных углов между цилиндрами для достижения оптимального баланса.

Как бы то ни было, идеального баланса добиться невозможно ни в одной схеме и поэтому устанавливаются балансиры.

Что такое балансирные валы

Двигатель внутреннего сгорания — устройство сложной конструкции, основанное на преобразовании одной энергии в другую. Чем сложнее устройство, в данном случае чем больше цилиндров у двигателя, тем сильнее колебания и колебания отдельных деталей и двигателя в целом.

Цилиндры в ДВС расположены несколькими способами:

1. Схема рядного двигателя. Это так, что оси цилиндров находятся в одной плоскости.
2. Противоположная схема. Оси цилиндров находятся на противоположной стороне, т.е через 180 градусов.
3. V-образный двигатель внутреннего сгорания. Оси цилиндров в B-образных двигателях расположены в разных плоскостях.

Во всех двигателях есть два типа сил:

• Сбалансированный. Уравновешенные силы — это сила прижатия, сила трения.
• Несбалансированный. Неуравновешенные силы — это вес привода, сила инерции (т.е обратная сила).

Из-за того, что двигатели не могут работать без вибрации, конструкторы придумали деталь, которая сводит к минимуму повышенные значения вибрации и вибрации.

Уравновешивающий вал представляет собой цилиндрический стержень с пазами на нем. Вал противовеса гасит силы инерции второго порядка. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания не уравновешиваются установкой дополнительных грузов на щеку коленчатого вала. Силы первого порядка включают массу кривошипа, радиус его движения, угловую скорость и угол поворота. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания включают лямбду, то есть отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Инерционные силы уравновешивающих валов

Следовательно, в четырехцилиндровом рядном двигателе силы инерции второго порядка остаются неуравновешенными. Силы, возникающие в результате движения массы с удвоенной скоростью коленчатого вала. В этом случае величина силы инерции увеличивается с увеличением объема двигателя. Балансирные валы. Для уравновешивания сил инерции второго ряда в четырехцилиндровых двигателях рабочим объемом 2,0 литра и более используются дополнительные валы с противовесами, так называемые балансирные валы. Балансирные валы в их автомобилях были впервые использованы в 1976 году компанией Mitsubishi, и эта технология получила название Silent Shaft. Балансирные валы сейчас широко используются в продукции других производителей автомобилей: VW, Audi, BMW, Mercedes-Benz, GM. Уравновешивающие валы устанавливаются попарно с одной и с другой стороны коленчатого вала, как правило, симметрично. Наиболее предпочтительной с точки зрения занимаемого объема является установка балансирных валов в картере под коленчатым валом.

Эксплуатация балансировочных валов

Балансирный вал представляет собой деталь сложной формы, обычно это металлический стержень с выделенными пазами. Уравновешивающий вал вращается в двух смазываемых подшипниках в системе смазки двигателя. Уравновешивающий вал движется непосредственно от коленчатого вала и вращает валы в разных направлениях с удвоенной угловой скоростью. Привод может быть коробкой передач, цепной передачей или их комбинацией. Для ослабления крутильных колебаний, возникающих при вращении валов, в приводной шестерне цепной передачи установлен пружинный амортизатор. Уравновешивающие валы из-за своей конструкции во время работы подвергаются значительным нагрузкам. Подшипники трансмиссии особенно нагружены. Все это приводит к ускоренному износу подшипников и узлов трансмиссии. Износ сопровождается шумом, вибрацией и может привести к обрыву приводной цепи.

Ремонт балансировочных валов

Как и любой другой сложный механизм, привод уравновешенного вала тоже может выйти из строя. Чаще всего это происходит из-за естественного износа подшипников и деталей шестерен, так как они испытывают довольно большие нагрузки.

Когда замок вала приходит в негодность, это сопровождается появлением вибрации и шума. Иногда приводная шестерня застревает из-за поломки подшипника, и ремень (или цепь) обрывается. При обнаружении неисправности балансирных валов метод устранения только один — замена поврежденных элементов.

Механизм имеет сложную конструкцию, поэтому за его ремонт придется заплатить приличную сумму (работы следует проводить исключительно в сервисном центре, даже если речь идет просто о замене устаревшей детали на новую). По этой причине при выходе из строя фиксатора вала его просто снимают с двигателя и отверстия закрывают специальными заглушками.

Это, конечно, должно быть крайней мерой, так как отсутствие компенсаторов вибрации приводит к разбалансировке двигателя. Как уверяют некоторые автомобилисты, использовавшие этот метод, неблокирующая вибрация вала не настолько сильна, чтобы можно было провести дорогостоящий ремонт. Несмотря на это, трансмиссия становится немного слабее (мощность может упасть до 15 лошадиных сил).

Принимая решение о демонтаже агрегата, водитель должен четко понимать, что существенное вмешательство в конструкцию двигателя может сильно повлиять на его работоспособность. А это в будущем может привести к капитальному ремонту двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы балансирных валов двигателя

Валы закреплены через два небольших отверстия на задней стенке картера, совершая вращательные движения на подшипниках скольжения.

Соединение верхнего балансировочного вала с нижним валом осуществляется с помощью приводов. Привод верхнего вала имеет зубчатый ремень, который использует специальную шестерню для привода нижнего вала.

Валы устанавливаются только попарно, симметрично по обе стороны от коленчатого вала. В этом случае балансировочный вал всегда совершает вращательные движения в направлении, противоположном валу двигателя, и его скорость движения увеличивается вдвое.

Это дает возможность снизить все колебания двигателя за счет взаимной компенсации сил инерции уравновешивающих валов коленчатого вала, поскольку эти силы всегда направлены друг к другу.

Уравновешивающие валы фиксируются только в продольном направлении с помощью стопорной пластины, которая фиксируется в кольцевых канавках. Подобные монтажные канавки находятся на каждой шестерне верхнего и нижнего уравновешивающего вала.

Принцип действия КШМ основан на формировании сил инерции от взаимодействия всех его механизмов и рабочих элементов. Некоторые элементы, например поршни, совершают возвратно-поступательные движения, а другие — шатуны — вращаются.

Воздействие сил инерции в цилиндрах двигателя создает сильные вибрации и повышение уровня шума в двигателе в целом, что приводит к перегрузкам и быстрому износу отдельных элементов двигателя.

Чтобы хоть как-то уравновесить создаваемые в двигателе колебания, используются уравновешивающие валы.

Типы привода

Привод балансирного вала
Самый распространенный тип привода балансира — это цепной или зубчатый ремень. Кроме того, трансмиссия может быть редукторной или комбинированной — редуктор плюс ремень. Для уменьшения вибрации самих валов в звездочке привода установлен пружинный демпфер.

Жор масла

При большом пробеге двигатель объемом 2,4 литра может расходовать отработанное масло. Замена уплотнений стержня клапана — это первая процедура ремонта, проводимая владельцами. На практике причина расхода масла кроется в наличии скребковых колец. Кольца закопаны благодаря экономии на замене масла. Отдельно отметим, что на 2,4-литровом двигателе для Kia, где он установлен продольно, дизельная горелка запускается из-за перегрева 3-го и 4-го цилиндров. Там кольца довольно быстро закоксовываются, если не решить проблему с циркуляцией теплоносителя в блоке.

Выбрать и приобрести блок цилиндров для двигателя Hyundai или Kia вы можете в нашем контрактном каталоге запчастей.

Выбрать и купить двигатель для Hyundai Santa Fe или двигатель для Hyundai Sonata вы можете в нашем каталоге контрактных двигателей.

Здесь, воспользовавшись ссылками, вы можете увидеть наличие конкретных автомобилей Hyundai или Kia в сервисном центре, чтобы заказать у них автозапчасти.

Балансирный вал двигателя

Уравновешивающий вал двигателя, также известный как уравновешивающий вал, не является простой частью конструкции, функция которой заключается в уменьшении вибрации двигателя.

Что такое балансирные валы

Двигатель внутреннего сгорания — устройство сложной конструкции, основанное на преобразовании одной энергии в другую. Чем сложнее устройство, в данном случае чем больше цилиндров у двигателя, тем сильнее колебания и колебания отдельных деталей и двигателя в целом.

Цилиндры в ДВС расположены несколькими способами:

Во всех двигателях есть два типа сил:

Из-за того, что двигатели не могут работать без вибрации, конструкторы придумали деталь, которая сводит к минимуму повышенные значения вибрации и вибрации.

Уравновешивающий вал представляет собой цилиндрический стержень с пазами на нем. Вал противовеса гасит силы инерции второго порядка. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания не уравновешиваются установкой дополнительных грузов на щеку коленчатого вала. Силы первого порядка включают массу кривошипа, радиус его движения, угловую скорость и угол поворота. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания включают лямбду, то есть отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

На каких двигателях применяются балансирные валы

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

Устанавливаются в основном на четырехцилиндровые двигатели объемом более двух литров и с рядным расположением, так как именно эта схема наиболее подвержена вибрации и шуму.

Балансирные валы также часто используются на мощных дизельных двигателях. Теперь их можно встретить не только на японских моделях, но и на европейских и американских.

Как уменьшить вибрацию двигателя

Чтобы уменьшить «пляску» и тряску мотора, необходимо настроить все узлы устройства на оптимальные режимы работы. Чтобы ДВС не завибрировал, для начала нужно найти причины. Причиной вибраций может стать банальное ослабление крепежа ДВС.

Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя

Когда кривошипно-шатунный механизм работает, в двигателе внутреннего сгорания генерируются силы инерции. Эти силы делятся на уравновешенные и неуравновешенные, также называемые силами инерции второго порядка. Они возникают в результате движения поршней и других деталей, а также зависят от веса силового агрегата. Дисбаланс вызывает вибрацию и шум. Стандартных противовесов на щеках коленчатого вала и наличия маховика часто бывает недостаточно, поэтому для дополнительной балансировки устанавливаются уравновешивающие валы.

На каких двигателях применяются балансирные валы

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

Устанавливаются в основном на четырехцилиндровые двигатели объемом более двух литров и с рядным расположением, так как именно эта схема наиболее подвержена вибрации и шуму.

Балансирные валы также часто используются на мощных дизельных двигателях. Теперь 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 стоит дорого из-за своей сложности. Поэтому некоторые автовладельцы вместо дорогой замены или ремонта предпочитают просто разобрать блок вала. В этом случае застежки и отверстия закрываются заглушками.

Отсутствие балансиров увеличивает уровень вибрации и шума, а также нарушается балансировка двигателя. Однако многие автомобилисты следят за тем, чтобы вибрации оставались незначительными и успешно компенсировались опорами двигателя. Кроме того, для работы валов требуется часть мощности самого двигателя. Уменьшение может составлять до 15 л.с.

В то же время каждый должен понимать, что демонтаж узла уравновешивающего вала — это существенное изменение конструкции двигателя, и никто не может предсказать, как это отразится на работе двигателя и его активов в будущем. Принимая решение об этой процедуре, владелец автомобиля принимает на себя все обязательства и риски, связанные с его функциональностью и долговечностью. Лучшим вариантом будет замена неисправной детали на новую в специализированном центре.

Первичная и вторичная балансировка

Исторически сложилось так, что конструкторы двигателей использовали термины первичный баланс и вторичный баланс. Эти термины относятся к порядку, в котором проблемы возникают в процессе разработки, и, таким образом, в некоторой степени отражают важность этих аспектов в балансировании.

Определения первичного и вторичного баланса различаются. Обычно первичная балансировка связана с компенсацией момента движущихся поршней (но не их кинетической энергии) во время вращения коленчатого вала. Вторичный баланс связан с компенсацией (или ее отсутствием):

• кинетическая энергия поршней;
• несинусоидальное движение поршня (иногда является частью первичного баланса);
• боковое смещение коленвала и балансирного вала;
• различные паразитные колебания (моменты инерции), создаваемые уравновешенными массами, такие как нежелательное смещение противоположных цилиндров в оппозитном двигателе, вызванное конфигурацией коленчатого вала.

Несмотря на заявления конструкторов и производителей, ни одна конфигурация поршня не является идеально сбалансированной. Подбирая некоторые определения первичной и вторичной балансировки, можно сказать, что некоторые конфигурации идеально сбалансированы в ограниченных рамках. Таким образом, «вы на одной линии», V12 и поперечная плоскость (то есть V8 с углом развала 90 градусов, кривошипы которого лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях) идеально сбалансированы по своей природе, а оппозитный двигатель имеет идеальный баланс первичной обмотки, так как движение одной части компенсируется движением противоположного.

Коварство балансировки, или Почему стук — это к деньгам. Разборка ABW.BY

Вы можете сколько угодно удивиться терпению некоторых белорусских автовладельцев, которые продолжают ездить, несмотря на наличие явных признаков неисправности автомобиля. Однако ни с того ни с сего рак не свистит на горе. Если владелец Hyundai Santamo 1998 года выпуска не обращает внимания на стуки и вибрации двигателя, учитывая, сколько стоит такая машина сегодня, скорее всего, дело не в спартанском самообладании водителя, а в чем-то другом.

Однако не будем отвлекаться на вопросы финансового обеспечения эксплуатации личного автотранспорта. Нас интересует техническая сторона проблемы с двигателем Santamo. И любопытно, что источником ударов и вибраций в этом случае была система, о которой так редко упоминают, что некоторые владельцы даже не догадываются, что она присутствует в двигателях их автомобилей.

Поэтому для начала немного углубимся в теорию. Во время работы двигателя силы инерции возникают от совершающих возвратно-поступательное движение поршней, поршневых колец и поршневых пальцев, вращающегося коленчатого вала и шатунов, которые одновременно участвуют в возвратно-поступательном и вращательном движении.

Эти силы и моменты от них, помимо того, что они значительны, периодически изменяются по величине и направлению, тем самым вызывая нежелательные вибрации двигателя. Чтобы исключить негативное влияние вибраций, силы инерции уравновешиваются.

Из всех возможных методов балансировки рассмотрите только тот, который напрямую связан с тем, что произошло в двигателе Santamo, а именно балансировку с помощью балансирных валов.

Уравновешивающие валы могут устанавливаться непосредственно в блок цилиндров или входить в состав отдельного узла, прикрепленного к блоку цилиндров.

Однако вне зависимости от версии балансировочной системы, количества валов и типа привода принцип работы всегда один и тот же.

В связи с тем, что из-за формы уравновешивающего вала или наличия противовесов его масса смещается от продольной оси, при вращении вала также возникает сила инерции. Если он равен по величине и противоположен по направлению силам, которые необходимо уравновесить, достигается эффект компенсации инерции движущихся частей кривошипно-шатунного механизма, что и используют разработчики силового агрегата.

Теперь перейдем от теории к практике. Когда, по словам владельца, удар по двигателю стал просто невыносимым, машину все же отвезли на СТО. После того, как поддон картера был снят с двигателя, в нем был обнаружен предмет, в котором ремонтники легко опознали втулку втулки балансирного вала.

Чтобы снять сам вал, необходимо было продолжить разборку двигателя и разборку масляного насоса, к которому подсоединен вал и от которого он не только приводится в движение, но и через канал, выполненный внутри вала, получает смазку под давлением для его опора с подшипником скольжения.

Дальнейший осмотр выявил заедание на опорном штифте уравновешивающего вала и износ, который, по-видимому, возник после падения вкладыша подшипника в поддон.

Кроме того, на теле вала была обнаружена насечка, как будто ее выточили какой-то стамеской.

Где находится этот «резак» — тоже не секрет. Вал после выпадения втулки из держателя стал касаться блока цилиндров.

Однако произошло это, скорее всего, не сразу, а после того, как вал, потеряв опорную втулку, сломал опору и получил достаточно свободы, чтобы начать забирать блок цилиндров. А самой некрасивой из всех находок оказалась сломанная опора балансирного вала.

Это новое развитие событий, нравится нам это или нет, возвращает нас к финансовому вопросу. Вы можете купить вал коромысла и его втулку — эти детали относительно недорогие. Но опора была сделана в блоке, что означало необходимость ее замены и сулило совсем другие денежные затраты на ремонт.

Народная мудрость гласит, что каждый стук рано или поздно выйдет наружу. В данном случае этого не произошло, хотя, судя по следам, оставленным на внутренней поверхности блока цилиндров, аналогичная попытка была предпринята коромыслом, но не полностью завершена.

У хозяина не хватило терпения продолжать шумно водить машину, заставляя прохожих оглядываться на проезжающую машину, но прижилась еще одна любимая поговорка ремонтников: стучать — деньги. У одних будет меньше, у других соответственно увеличится.

Одноцилиндровые двигатели

Одноцилиндровый двигатель генерирует три типа вибрации (при условии, что цилиндр находится в вертикальном положении).

Во-первых, без противовесов в двигателе будут значительные колебания из-за изменения направления движения поршня и шатуна на каждом обороте. Это создает силу инерции первого порядка, которая вызывает вертикальную вибрацию с частотой, равной скорости вала двигателя. Почти все одноцилиндровые двигатели оснащены балансирами на коленчатом валу для уменьшения этих вибраций.

Хотя эти балансиры устраняют вибрацию коленчатого вала, они не могут полностью уравновесить движение поршня по двум причинам. Первая причина заключается в том, что балансиры перемещаются как по вертикали, так и по горизонтали, поэтому компенсация вертикального движения поршня массой коленчатого вала вызывает горизонтальные колебания. Масса балансиров выбрана таким образом, чтобы уменьшить вдвое вертикальную силу инерции первого порядка, при этом вертикальная и горизонтальная силы инерции становятся равными по величине и в сумме образуют круговую силу инерции, вектор которой вращается в направлении, обратном вращению коленчатого вала. Вторая причина касается движения шатуна, который из-за своей формы заставляет поршень двигаться в верхней половине цилиндра быстрее, чем в нижней половине. Это создает вертикальную силу инерции 2-го порядка, которая вибрирует с удвоенной скоростью коленчатого вала. Следовательно, синусоидальное движение коленчатого вала не может полностью компенсировать движение поршня. Полностью круговая сила 1-го порядка может уравновешиваться двумя уравновешивающими валами, которые должны быть расположены симметрично по сторонам коленчатого вала и вращаться в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала. Противовесы этих валов должны быть одинаковыми и ориентированными для создания одинаковой круговой силы инерции, но в противоположном направлении. Вертикальная сила инерции 2-го порядка может быть уравновешена двумя уравновешивающими валами, расположенными симметрично по сторонам двигателя и вращающимися в противоположных направлениях относительно друг друга с удвоенной скоростью вала двигателя. Уравновешивающие массы этих валов также должны быть одинаковыми и ориентированными для создания уравновешивающей вертикальной силы инерции в противоположном направлении. Однако это приводит к значительному усложнению мотора, поэтому, как правило, неуравновешивается сила 2-го порядка, к тому же она намного меньше силы инерции 1-го порядка.

Во-вторых, это колебания, вызванные изменением скорости и кинетической энергии поршня. Следовательно, коленчатый вал будет замедляться, когда поршень ускоряется и поглощает энергию, и ускоряется, когда поршень замедляется и высвобождает энергию вверху и внизу. Эта вибрация имеет частоту, вдвое превышающую частоту вращения коленчатого вала, и за ее поглощение отвечает маховик.

Третий тип вибрации возникает из-за того, что двигатель передает мощность только во время рабочего хода. В четырехтактном цикле эта вибрация будет составлять половину частоты колебаний 1-го порядка, поскольку горючая смесь горит каждый второй оборот коленчатого вала. Также маховик поглощает этот тип вибрации.

Двухцилиндровые двигатели

Пара цилиндров может быть расположена в следующих конфигурациях:

• В ряд
• Угловой
• Лицом друг к другу (напротив)

Каждый из этих вариантов имеет как преимущества, так и недостатки с точки зрения баланса.

Два цилиндра подряд могут иметь простой одинарный коленчатый вал с синхронной верхней мертвой точкой. Для четырехтактного двигателя это дает наиболее выгодную последовательность миганий: один цилиндр на оборот, но худший механический баланс, не лучше, чем у одноцилиндрового двигателя. Поэтому в этой конфигурации часто используются уравновешивающие валы для компенсации 1-го порядка инерции. Иногда для «два в ряд» используется двойной коленчатый вал с определенным углом между коленями (до 180 °), из-за чего поршни в разное время достигают верхней мертвой точки, что улучшает баланс (неуравновешенность 1-го и 2-го порядка силы инерции уменьшаются, однако моменты этих сил увеличиваются, стремясь заставить двигатель вращаться вокруг оси, проходящей через середину коленчатого вала), но это не обеспечивает равномерного чередования молний. В двухтактном двигателе равномерная последовательность зажигания достигается при угле между коленями 180 °, поэтому используется только конфигурация, которая также обеспечивает лучший баланс (инерция 1-го порядка полностью сбалансирована, но c ‘- момент Силы инерции 1-го порядка, а также силы инерции 2-го порядка). Момент 1-го порядка можно устранить с помощью уравновешивающего вала, который вращается в направлении, противоположном коленчатому валу и создает уравновешивающий момент инерции в противоположном направлении (при условии, что силы инерции 1-го порядка поршней и верхних частей шатуны, складываясь с силами, создаваемыми коленчатым валом балансиров, образуют круговой момент инерции).

Двухцилиндровый V-образный двигатель обычно используется только в четырехтактной версии, поскольку необходимость в отдельных камерах кривошипа в двухтактном двигателе не позволяет расположить кривошипы близко друг к другу, что сводит на нет преимущества двигателя. V-образное расположение двухцилиндрового двигателя. В этом варианте осуществления сила инерции 1-го порядка может быть полностью уравновешена, если угол между кривошипами равен разнице между удвоенным углом развала и 180 °, в то время как шатуны пересекаются, когда кривошипы подняты, если угол развала меньше 90 ° или вниз, если больше 90 °. Факелы в цилиндрах чередуются неравномерно; с увеличением угла развала эта неравномерность уменьшается. Если угол развала составляет 90 °, цилиндры имеют общий кривошип, а вспышки чередуются под углом 270 и 450 ° по углу коленчатого вала. При других углах развала требуются отдельные кривошипы, хотя встречаются и двигатели с общим кривошипом, их сила первого порядка полностью компенсируется только дополнительными балансирными валами, а неравномерное чередование раструбов, наоборот, увеличивается с l ‘ ‘для увеличения угла развала, поэтому используется угол развала менее 90 °. Кроме того, кривошипы можно расположить под углом, равным развалу, так что поршни синхронно достигают верхней мертвой точки, обеспечивая тем самым равномерное чередование вспышек. Сила 1-го порядка аналогичным образом уравновешивается балансирными валами. Инерция 2-го порядка V-образного двигателя уменьшается с увеличением развала колес. Кроме того, существуют малые моменты сил инерции первого и второго порядка, вызванные смещением цилиндров друг относительно друга по оси коленчатого вала (если таковые имеются).

Двухцилиндровый оппозитный двигатель можно рассматривать как частный случай двухцилиндрового двигателя с развалом 180 °. Угол между кривошипами тоже 180 °. При этом вспышки в цилиндрах в четырехтактном варианте чередуются равномерно, а в двухтактном — одновременно в обоих цилиндрах (что не требует разделения полостей кривошипа). Силы инерции 1-го и 2-го порядка уравновешены друг с другом, но есть небольшие моменты этих сил из-за смещения цилиндров.

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

Силы инерции возникают во время работы кривошипно-шатунного механизма. Их наличие связано с подвижными частями механизма. Можно выделить следующие типы инерционных сил: возвратно-поступательные и вращательные движения массы. В многоцилиндровых двигателях силы инерции действуют также в продольных плоскостях. Проще говоря, все это создает вибрации и шум при работе двигателя и увеличивает износ элементов двигателя.

Для уменьшения вибрации двигатель балансируется. Чаще всего при балансировке противовесы устанавливаются на щеки коленчатого вала. Но это не может позволить уравновесить силы инерции в разных схемах расположения двигателей. Например, рядные четырехцилиндровые двигатели не уравновешивают силы инерции второго порядка. Величина сил инерции увеличивается с увеличением объема двигателя.

Для уравновешивания сил инерции второго порядка на четырехцилиндровых рядных двигателях объемом 2 литра и более используются специальные валы с противовесами, например, балансирные валы. Уравновешивающий вал впервые был использован в 1976 году компанией Mitsubishi. Сейчас они довольно широко используются такими компаниями, как Volksfagen, Audi, BMW и др.

Уравновешивающие валы устанавливаются попарно с обеих сторон коленчатого вала, обычно они устанавливаются симметрично. Но для уменьшения габаритных размеров предпочтительнее устанавливать балансирные валы в картере, ниже коленчатого вала. Балансирный вал представляет собой сложную металлическую деталь, обычно имеет вид стержня, в котором выбраны шлицы. Балансирный вал вращается в подшипниках скольжения, которые входят в систему смазки двигателя.

Уравновешивающие валы приводятся в движение коленчатым валом и вращаются в разных направлениях с удвоенной угловой скоростью. Привод может быть беззазорным редуктором, цепной передачей или их комбинацией. Для гашения крутильных колебаний при работе используется специальный пружинный гаситель (цепной привод BMW.

Во время работы на балансирные валы оказывается большая нагрузка. Подшипники, наиболее удаленные от привода, подвергаются наибольшей нагрузке. Это приводит к повышенному износу подшипников и других элементов. Все это сопровождается шумами, вибрациями и даже возможен обрыв цепи привода. Последствия для двигателя печальны.

Поскольку балансирные валы слишком дороги в ремонте, наши мастера их просто выбрасывают. Отверстия для них закрываются заглушками. Вибрации двигателя увеличиваются, но крепления все равно справляются. Использование балансирных валов, естественно, усложнит конструкцию двигателя и увеличит его стоимость. Но это еще не все, при их использовании мощность двигателя снижается примерно на 15 л.с.

Уравновешивающий вал двигателя, также известный как уравновешивающий вал, не является простой частью конструкции, функция которой заключается в уменьшении вибрации двигателя.

Типы привода

Поскольку балансирные валы предназначены для балансировки коленчатого вала, их работа должна быть синхронизирована с этой частью агрегата. По этой причине они связаны с синхронизацией передачи.

Для гашения вращательных колебаний ведущая шестерня уравновешивающего вала снабжена пружинами. Они позволяют устройству немного вращаться вокруг оси, обеспечивая плавный пуск устройства.

Чаще всего используется обычный приводной ремень или цепь, установленная на двигателе. Зубчатые передачи встречаются гораздо реже. Также есть комбинированные модификации. В них валы приводятся в движение как зубчатым ремнем, так и коробкой передач.

Балансирные валы мотора: зачем нужны и как работают?

Балансирные валы являются частью замысловатого автомобильного двигателя, обычно это металлический стержень с канавками, предназначенный для обеспечения баланса вращающихся масс в цилиндрах автомобильного двигателя.
Балансирные валы впервые были установлены на автомобили Mitsubishi. Эта технология получила довольно простое название — тихое дерево. Сегодня балансирные валы используются в большинстве моделей автомобилей, выпускаемых такими брендами, как GM, Audi, Mercedes, BMW.

Трёхцилиндровые двигатели

Цилиндры могут быть расположены в следующих конфигурациях:

• В ряд
• Угловой (V-образный)

В рядном трехцилиндровом двигателе наилучший баланс достигается, когда кривошипы расположены под углом 120 °. Силы инерции 1-го и 2-го порядка взаимно компенсируются, но моменты этих сил возникают из-за того, что что цилиндры смещены друг относительно друга вдоль коленчатого вала. Для уравновешивания момента 1-го порядка можно использовать дополнительный уравновешивающий вал, который вращается со скоростью коленчатого вала в противоположном направлении. Для уравновешивания крутящего момента 2-го порядка требуются два уравновешивающих вала, расположенных симметрично сторонам двигателя и вращающихся в противоположных направлениях друг от друга в два раза быстрее, чем коленчатый вал. Однако это приводит к значительному усложнению двигателя, поэтому его не применяют (тем более, что этот момент инерции незначителен). Любые рядные двигатели с нечетным числом цилиндров (с более чем двумя цилиндрами) балансируются аналогичным образом, при этом моменты неуравновешенности уменьшаются с увеличением числа цилиндров; в некоторых случаях уже с пятицилиндровым двигателем можно обойтись без балансировочных валов.

Трехцилиндровый V-образный двигатель используется редко. В этой конфигурации мигания чередуются неравномерно, центральный цилиндр обычно повернут на угол 90 ° по отношению к двум внешним. При этом все кривошипы направлены в одну сторону, а масса поршня и верха шатуна центрального цилиндра вдвое больше, чем наружного. Это единственный способ полностью компенсировать неуравновешенные силы 1-го порядка, собрав массу противовесов на коленчатом валу.

Принцип работы балансирных валов

Уравновешивающие валы установлены попарно на противоположных сторонах коленчатого вала с симметричным расположением. Валы установлены для балансировки на подшипниках скольжения, что обеспечивается смазкой двигателя.

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания вращает балансирные валы. Один балансирный вал вращается в одном направлении, другой — в другом. Балансиры вращаются с удвоенной скоростью вращения коленчатого вала.

Знаете ли вы, что перегрузка дифференциала является показателем управляемости и внедорожных качеств.

Сложности в ремонте балансирных валов

Утомительная работа балансирных валов часто сопровождается повышенными нагрузками, в результате которых выходят из строя подшипники, а также отдельные элементы привода. Быстрый износ или поломка деталей приводит к увеличению уровня шума и вибрации и, как следствие, к остановке привода.

Ремонт для восстановления работоспособности уравновешивающего вала сложен и дорог. Именно поэтому многие автовладельцы вместо дорогостоящей замены просто предпочитают снимать балансирные валы и закрывать отверстия специальными заглушками.

Помимо прочего, использование балансирных валов сказывается на сложности конструкции двигателя самого автомобиля, а также на дороговизне его обслуживания.

Если же необходимо заменить балансирный вал, вместе с новой деталью устанавливается новая цепь с трансмиссией и нижней шестерней коленчатого вала.

Ремонт балансирных валов

При работе ДВС установленные балансирные валы подвергаются большим нагрузкам. Большая часть нагрузки приходится на дальние подшипники, поэтому происходит повышенный износ балансирных валов в местах соединения с подшипниками и самими подшипниками. Если нагрузка на балансирные валы превышает допустимое значение, слышны шумы, ДВС сильнее вибрирует, что также разрывает приводную цепь балансиров.

Полные кадры работы на видео в автосервисе. Работы по снятию балансирных валов D4CB автомобиля Хюндай Гранд Старекс.

Стоимость ремонта балансировочных валов дорогая, в разных автосервисах по разному. Поэтому многие автолюбители, чтобы не покупать новые и не ремонтировать их, просто демонтируют эти балансирные валы и вставляют заглушки в отверстия кузова.

Использование в двигателе балансирных валов усложняет конструкцию и увеличивает стоимость ремонта, а также приводит к снижению мощности двигателя внутреннего сгорания примерно на 15 л.с.

Если уравновешивающие валы изношены, мощность двигателя обычно снижается, а время разгона увеличивается. Это связано с тем, что при износе валов для балансировки нарушаются фазы, впоследствии фаза газораспределения смещается в сторону.