Митове и реалност, балансиращи колянов вал

За съжаление, проблемите с балансирането на коляновия вал (маховик, кош за съединител, амортисьор) практически не са разкрити в наличната литература и ако нещо може да се намери, това са GOST и научна литература. Разбирането и разбирането на написаното там обаче изисква известна подготовка и присъствието на самата балансираща машина. Това, разбира се, обезкуражава автомеханиците от цялото желание да се справят с тези проблеми по отношение на ремонта на ДВС. В тази кратка статия ще се опитаме да разкрием балансиращи проблеми от гледна точка на автомеханик, без да навлизаме в сложни математически изчисления и да се фокусираме повече върху практическия опит.

Така че, най-често срещаният въпрос, който възниква при ремонт на двигател, е дали е необходимо да се извърши балансиране след шлайфане на коляновия вал?

За целта ще покажем всички етапи на балансиране на коляновия вал, които се извършват в нашата компания при ремонт на коляновия вал. Да вземем за пример коляновия вал на двигателя MB 603.973. Това е редови 6-цилиндров дизелов двигател. Допустимият дисбаланс на производителя за даден вал е 100 gmm. Много ли е или малко? Какво се случва, ако дисбалансът е по-малък или по-голям от този показател? Ние няма да разглеждаме тези въпроси в тази статия, но ще ги опишем по-късно. Но можем да кажем с увереност, че производителят не взема тези цифри от тавана, а провежда достатъчен брой експерименти, за да намери компромис между допустимата стойност на дисбаланса за нормална работа на двигателя и производствените разходи, за да гарантира тази толерантност. Само за сравнение, допустимият дисбаланс на производителя върху коляновия вал на двигателя ZMZ 406 е 360 gmm. За да улесним представянето и разбирането на тези числа, нека си припомним проста формула от курса по физика. За въртеливо движение инерционната сила е:

м - небалансирана маса, кг;
r - радиус на въртенето му, m;
w - ъглова скорост на въртене, rad/s;
н - честота на въртене, об/мин.

И така, заместваме числата във формулата и приемаме скоростта на въртене от 1000 до 10 000 об/мин, получаваме следното:

F1000 = 0,1x 0,001x (3,14x1000/30) 2 = 1,1 N

F2000 = 0,1x 0,001x (3,14x2000/30) 2 = 4,4 N

F3000 = 0,1x 0,001x (3,14x3000/30) 2 = 9,9 N

F4000 = 0,1x 0,001x (3,14x4000/30) 2 = 17,55 N

F5000 = 0,1x 0,001x (3,14x5000/30) 2 = 27,4 N

F6000 = 0,1x 0,001x (3,14x6000/30) 2 = 39,5 N

F7000 = 0,1x 0,001x (3,14x7000/30) 2 = 53,8 N

F8000 = 0,1x 0,001x (3,14x8000/30) 2 = 70,2 N

F9000 = 0,1x 0,001x (3,14x9000/30) 2 = 88,9 N

F10000 = 0,1x 0,001x (3,14x10000/30) 2 = 109,7 N

Разбира се, всички разбират, че този мотор никога няма да достигне скорост от 10 000 оборота в минута, но това просто изчисление е направено, за да се "усетят" цифрите и да се разбере колко важно е балансирането, когато скоростта се увеличи. Какви предварителни заключения могат да се направят? Първо, „почувствахте“ какъв е дисбалансът от 100 gmm и, второ, се уверихте, че това наистина е доста строг толеранс за даден двигател и няма нужда да правите този толеранс по-строг.

Сега нека завършим числата и накрая да се върнем към този вал. Този вал преди това беше смлян и след това дойде при нас за балансиране. И ето резултатите, които получихме при измерване на дисбаланса.

Какво означават тези числа? На тази фигура виждаме, че дисбалансът в лявата равнина е 378 gmm, а дисбалансът в дясната равнина е 301 gmm. Тоест, може условно да се приеме, че общият дисбаланс на вала е 679 gmm, което е почти 7 пъти по-високо от толеранса, зададен от производителя.

Ето снимка на този вал на машината:

Сега, разбира се, ще започнете да обвинявате „извитата“ мелница или лоша машина за всичко. Но да се върнем към прости изчисления и да се опитаме да разберем защо е така. За простота на изчислението ще вземем тегло на вала от 20 кг (това тегло е много близо до истината за 6-цилиндров колянов вал). Шахтата има остатъчен дисбаланс, да кажем 0 gmm (което е пълна утопия).

И така сега мелницата смила този вал до ремонтен размер. Но при инсталиране на вала той измести оста на въртене от оста на инерция само с 0,01 mm (за да бъде по-лесно да се разбере - старата и новата ос на въртене на мелницата не съвпадат само с 0,01 mm) и ние веднага получи дисбаланс от 200 gmm. И ако смятате, че фабричната шахта винаги има дисбаланс, тогава картината ще бъде още по-лоша. Следователно числата, които получихме, не са необичайни, но са норма след шлайфане на вала.

Това получихме след балансиране на вала.

Остатъчният дисбаланс в лявата равнина е 7 gmm и 4 gmm в дясната равнина. Тоест, общият дисбаланс на вала е 11 gmm. Такава точност беше направена нарочно, за да се покажат възможностите на тази машина и, както вече разбирате, няма нужда да се изпълняват такива изисквания при балансиране след шлайфане на вала. Изискванията на производителя са достатъчни. И така, приключихме с вала и, естествено, възниква въпросът, необходимо ли е да балансираме предния амортисьор (ролка), маховика, коша на съединителя. Нека отново се обърнем към литературата за ремонт. Какво препоръчва същият ZMZ например за допустимия дисбаланс на тези части? На предната ролка с амортисьор 100 gmm, на маховика 150 gmm, на кошницата на съединителя 100 gmm. Но има много важна бележка.

Всички тези части са балансирани отделно от вала (т.е. на дорниците), а сборът на коляновия вал не е балансиран последователно в съвременните заводи на двигатели. Тоест разбирате, че когато горните части са монтирани на коляновия вал, остатъчният дисбаланс естествено ще се промени, тъй като съвпадението на осите на въртене е почти невъзможно. По-долу има снимка на балансиране на тези части.

Отново, както показва практиката, тези части допринасят значително за дисбаланса на коляновия вал и, както показва нашият опит, дисбалансът на всяка от тези части значително припокрива остатъчните допустими отклонения от дисбаланса. И така, цифрата 150-300 gmm е "нормата" за предната ролка (амортисьор), за маховика 200-500 gmm и 200-700 gmm за коша на съединителя. И това се отнася не само за руската автомобилна индустрия. Както показва нашият опит, приблизително същите цифри се получават от чуждестранната автомобилна индустрия.

И определено има още един много важен момент: след балансиране на частите поотделно, балансирането трябва да се извърши в сглобката, но трябва да се направи на последния етап. Индивидуалното предварително балансиране също е задължително. Това е така, че ако маховикът или съединителят се повредят, не е нужно да махате коляното, за да ребалансирате.

И така, това е, което получаваме най-накрая, когато балансираме сглобяването.

Крайният дисбаланс на модула на коляновия вал 37 gmm.

Трябва да се има предвид, че теглото на шахтния възел беше около 43 кг.

Но след балансиране на сглобката на коляновия вал, не забравяйте за разпределението на теглото на буталата и свързващите щанги. Освен това разпределението на теглото на свързващите щанги трябва да се извършва не само по тегло, но и по разпределението на теглото по центъра на масата, тъй като разликата в теглото на тези части също допринася за дисбаланса на двигателя и е строго регулирана от производителя.

И ето какво бих искал да отбележа в заключение: много автомеханици, след като прочетат тази статия, ще кажат, че всичко това са глупости. Че са събрали повече от дузина двигатели и че всички работят добре, без да балансират, и ще бъдат прави, наистина работят. Но нека си спомним колко двигатели трябваше да видим, които работят ... със счупени водачи, с износени гърбици на разпределителния вал, с цилиндрични глави, фрезовани по равнината 2-3 пъти по-високи от нормалното, с износени цилиндри от 0,3 мм, с неправилно монтирани бутала - този списък продължава и продължава.

Всеки вероятно ще има няколко свои примера, когато двигателят работи противно на всички закони. Защо да хонирам цилиндри, защото преди те само се изостряха и всичко работеше? или: Защо да използвате хонгове, когато можете да нанесете мрежа с обикновена шкурка? Защо да "хващате" тези сто квадратни метра, защото вече работи? И така, защо, следвайки изискванията на един производител, други се пренебрегват? Само не си мислете, че като балансирате сглобката на коляновия вал и претеглите буталата и свързващите щанги, ще получите „чудо“, че вашият стандартен двигател от ВАЗ ще стане, според характеристиките си, като мотор от автомобил от Формула 1. Това ще да не ти се случи ... В крайна сметка балансирането е един от градивните елементи, който заедно с изпълнението на други изисквания за ремонт ви дава увереност, че ремонтираният от вас двигател ще изработи поне ресурса на новия двигател. И колкото повече умници следват изискванията на автомобилните производители, когато ремонтират двигател, толкова по-малко шофьори смятат, че двигателят след основен ремонт не работи повече от 50-70 хил. Км.