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

При работе кривошипно- шатунного механизма возникают силы инерции. Возникновение их связано с движущимися частями механизма. Можно различить следующие виды сил инерции: возвратно- поступательные движения масс и вращающиеся. В многоцилиндровых двигателях также возникают силы инерции и в продольных плоскостях. Проще говоря всё это создаёт вибрации и шум при работе двигателя и увеличивает износ элементов двигателя.

Чтобы снизить вибрации производят балансировку двигателя. Наиболее часто при балансировке на щёки коленвала устанавливают противовесы. Но это не может позволить уравновесить инерционные силы у разных компоновочных схем двигателя. Например у рядных четырёхцилиндровых двигателей не уравновешиваются силы инерции второго порядка. Величина сил инерции возрастает с увеличением объёма двигателя.

Чтобы уравновесить инерционные силы второго порядка на рядных четырёхцилиндровых двигателях объёмом 2 и более литра, применяют специальные валы имеющие противовесы, т. е. балансировочные валы. Впервые балансировочный вал был применён в 1976 году компанией «Mitsubishi». Сейчас они довольно широко используются такими концернами как Фольксфаген, Ауди, БМВ и др.

Видео

Устанавливают балансировочные валы попарно с обоих сторон коленвала, обычно их устанавливают симметрично. Но для того чтобы уменьшить занимаемое место предпочтительно установить балансировочные валы в картере двигателя, ниже коленвала. Балансировочный вал представляет собой сложную деталь выполненную из металла, обычно он выглядит как стержень в котором выбраны пазы. Вращается балансировочный вал в подшипниках скольжения, которые включены в систему смазки двигателя.

Приводятся в движение балансировочные валы коленвалом и вращаются в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. Приводом может служить зубчатый бесзазорный редуктор, цепные передачи либо их комбинации. Чтобы гасить крутильные колебания в процессе работы в приводной звёздочке (цепной привод БМВ) устанавливают специальный пружинный гаситель.

При работе на балансировочные валы действуют больше нагрузки. Наиболее нагружаются дальние от привода подшипники. Это приводе к повышенному износу подшипников, а также других элементов. Всё это сопровождается шумом, вибрациями, и даже возможен обрыв цепи привода. Последствия для двигателя печальные.

Видео

Так как ремонт балансировочных валов слишком дорогое удовольствие, наши умельцы просто избавляются от них. Отверстия для них закрывают заглушками. Вибрации двигателя увеличиваются, но опоры всё равно с ними могут справится. Применение балансировочных валов естественно усложнит конструкцию двигатели и повысит его стоимость. Но и это ещё не всё, при их применении снижается мощность двигателя примерно на 15 л.с.

• < Назад
• Вперёд >

Продукты в двигателе · Motorservice

Навигация

Установки

Продукты в двигателе

Износостойкие кулачки для долговечной и эффек- тивной работы двигателя

Распределительные валы, поставляемые компанией Motorservice, отличаются высокой прочностью, позволяющей им выдерживать высокие усилия изгиба и скручивания на протяжении длительного периода времени. В зависимости от цели применения, распределительные валы изготавливают методом литья или ковки.

Использование куки и защита данных

Группа Motorservice использует на Вашем устройстве файлы куки с целью оптимального оформления и постоянного улучшения своих веб-страниц, а также в статистических целях.
Здесь Вы найдете дополнительную информацию об использовании куки, наши Выходные данные и Указания по защите персональных данных.

Нажатием кнопки «OK» Вы подтверждаете, что Вы приняли к сведению информацию о файлах куки, заявление о защите данных и выходные данные. Ваши настройки в отношении файлов куки для данного веб-сайта Вы можете изменитьв любое время [ссылка]

Установки приватности

Мы придаем большое значение прозрачности в вопросе защиты персональных данных. На наших страницах Вы получите точную информацию о том, какие настройки Вы можете выбрать и какие функции они выполняют. Выбранную Вами настройку Вы можете изменить в любое время. Независимо от выбранной Вами настройки, мы не будем определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах). Информацию об удалении файлов куки Вы найдете в справке Вашего браузера. Дополнительная информация приводится вЗаявлении о защите данных.

Измените свои настройки приватности путем нажатия на соответствующие кнопки

• Необходимость

• Комфорт

• Статистика

Необходимость

Файлы куки, необходимые для работы веб-сайта, обеспечивают его надлежащее функционирование. При отсутствии файлов куки возможно появление ошибок и сообщенийоб ошибках.

Данный веб-сайт будет выполнять следующее:

• сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
• сохранять настройки, выполненные Вами на данном сайте.

При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:

• сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
• анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
• определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).

Комфорт

Файлы куки делают посещение Вами веб-сайта более удобным и комфортным, сохраняя, например, определенные настройки, чтобы Вам не приходилось заново выполнятьих каждый раз при посещении сайта.

Данный веб-сайт будет выполнять следующее:

• сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
• сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.

При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:

• анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
• определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).

Разумеется, что мы всегда согласны с настройкой Do Not Track (DNT) Вашего браузера. В этом случае не устанавливаются отслеживающие файлы куки и не загружаются функции отслеживания.

Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя

Еще один термин, который можно встретить в технической энциклопедии автомобилиста, — балансирный вал. Рассмотрим, в чем особенность этой детали двигателя, по какому принципу она работает, а также какие бывают неисправности.

Для чего нужны балансиры

При работе ДВС кривошипно-шатунный механизм создает колебания внутри блока цилиндров. В конструкцию стандартных коленчатых валов входят специальные элементы — противовесы. Их назначение – гасить силы инерции, возникающие в результате вращения коленчатого вала.

Не во всех моторах этих деталей достаточно для минимизации сил инерции, из-за которых быстрее выходят из строя подшипники и другие важные элементы силового агрегата. В качестве дополнительного элемента установлены балансировочные валы.

Как следует из названия детали, она предназначена для более эффективной балансировки в двигателе. Они поглощают чрезмерную инерцию и вибрацию. Такие валы стали особенно актуальны с появлением более мощных двигателей объемом от двух литров и более.

В зависимости от модификации требуется собственный балансировочный вал. Для рядных, оппозитных и V-образных двигателей используются разные модели валов. Хотя каждый тип двигателя имеет свои преимущества, ни один из них не может полностью устранить вибрацию.

Принцип работы балансирных валов двигателей

Балансировочные валы представляют собой сплошные цилиндрические металлические стержни. Они установлены по две с одной стороны коленчатого вала. Между собой они соединены шестернями. При вращении коленвала валы тоже вращаются, только в противоположных направлениях и с большей скоростью.

На балансирных валах установлены эксцентрики, а в ведущих шестернях установлены пружины. Эти элементы предназначены для компенсации инерции, возникающей при АКШ. Балансиры приводятся в движение коленчатым валом. Пара валов всегда вращается в противоположном направлении друг от друга.

Эти детали устанавливаются в картер двигателя для лучшей смазки. Они вращаются на подшипниках (игольчатых или скольжения). За счет работы этого механизма детали двигателя не так сильно изнашиваются из-за дополнительных вибрационных нагрузок.

Типы привода

Поскольку балансировочные валы предназначены для балансировки коленчатого вала, их работа должна быть синхронизирована с этой частью узла. По этой причине они соединены с приводом ГРМ.

Для гашения вращательных колебаний шестерня привода уравновешивающего вала имеет пружины. Они позволяют приводу немного поворачиваться вокруг своей оси, обеспечивая плавный старт движения устройства.

Наиболее часто используемый приводной ремень или цепь, установленная на двигателе. Зубчатые передачи встречаются гораздо реже. Существуют и комбинированные модификации. В них валы приводятся в движение зубчатым ремнем и редуктором.

В каких двигателях используются балансировочные валы

Компания Mitsubishi впервые начала устанавливать балансировочные валы на двигатели. С 1976 года эта технология называется Silent Shaft. Эта разработка в основном оснащается рядными силовыми агрегатами (4-цилиндровые модификации больше подвержены инерционным силам).

Высокоскоростные двигатели с большой мощностью также нуждаются в таких элементах. Часто их используют в дизельных ДВС.

Если раньше японские производители использовали эту технологию, то сейчас часто встречаются европейские автомобили с системой бесшумных валов.

Ремонт уравновешивающего вала

Как и любой другой сложный механизм, привод уравновешивающего вала также может выйти из строя. Чаще всего это происходит в результате естественного износа подшипников и деталей редуктора, так как они испытывают достаточно большие нагрузки.

Когда блок валов приходит в негодность, это сопровождается появлением вибраций и шума. Иногда ведущая шестерня блокируется из-за поломки подшипника и обрывает ремень (или цепь). При обнаружении неисправности балансировочных валов метод устранения один – замена поврежденных элементов.

Механизм имеет сложную конструкцию, поэтому за его ремонт придется выложить приличную сумму (работы должны проводиться исключительно в сервисном центре, даже если это просто замена устаревшей детали на новую). По этой причине при выходе из строя блока валов его просто снимают с двигателя, а отверстия закрывают соответствующими заглушками.

Это, конечно, должно быть крайней мерой, так как отсутствие виброкомпенсаторов приводит к разбалансировке мотора. Как уверяют некоторые автолюбители, использовавшие этот метод, вибрации без блока валов не настолько серьезны, чтобы соглашаться на дорогостоящий ремонт. Несмотря на это, силовой агрегат становится немного слабее (мощность может упасть до 15 лошадиных сил).

Принимая решение о демонтаже агрегата, автомобилист должен четко понимать, что значительное вмешательство в конструкцию мотора может сильно повлиять на его работоспособность. А это в будущем может привести к капитальному ремонту ДВС.

Работа балансирных валов

Как было сказано ранее, основной причиной поломки балансирных валов является естественный износ. Но автолюбитель может предпринять несколько шагов, которые продлят жизнь этому механизму.

1. Первый шаг — не использовать агрессивный стиль вождения. Чем резче будет работать силовой агрегат, тем быстрее выйдут из строя шестерни вала. Кстати, это касается и массы других частей автомобиля.
2. Второй шаг – своевременное обслуживание. Замена масла и масляного фильтра обеспечит качественную смазку всех контактных элементов, а установка нового ремня (или цепи) привода позволит шестерням вращаться без дополнительных нагрузок.

Вопросы и ответы:

Что такое уравновешивающий вал? Это цилиндрические металлические стержни, которые установлены по обе стороны от коленчатого вала и соединены между собой шестернями. Они вращаются в направлении, противоположном вращению коленчатого вала.

Как снять балансирный вал? Ремень ГРМ снят — ремень балансира. Затем откручиваются все шкивы — снимается поддон — масляный насос. После этого балансиры демонтируются.

Для чего нужен вал? Он поглощает избыточную инерцию коленчатого вала. Это снижает вибрацию двигателя. Этот элемент устанавливается на мощные агрегаты объемом от двух литров.

Уравновешивающий вал | Автопедия | Фэндом

в:
Технология двигателя

В поршневых двигателях уравновешивающий вал представляет собой утяжеленный эксцентриком вал, который компенсирует вибрации в конструкциях двигателей, которые не сбалансированы по своей природе (например, большинство четырехцилиндровых двигателей). Впервые они были изобретены британским инженером Фредериком Ланчестером в 1904 году. ^[1]

Содержание

• 2 Применение с четырьмя цилиндрами
• 3 Применение с шестью цилиндрами
• 4 Производственные реализации
• 5 См. также
• 6 Каталожные номера
• 7 Внешние ссылки

Обзор[]

Уравновешивающие валы чаще всего используются в рядных четырехцилиндровых двигателях, которые из-за асимметрии конструкции имеют присущую им вибрацию второго порядка (вибрация при удвоенном числе оборотов двигателя), которую невозможно устранить, независимо от того, насколько хорошо сбалансированы внутренние компоненты. В плоских двигателях поршни расположены горизонтально друг против друга, поэтому они естественным образом сбалансированы и не требуют дополнительной сложности, затрат или потерь мощности, связанных с уравновешивающими валами. Эта вибрация возникает из-за того, что движение шатунов в рядном двигателе несимметрично при вращении коленчатого вала; таким образом, в течение заданного периода вращения коленчатого вала опускающийся и восходящий поршни не всегда полностью противоположны в своем ускорении, что приводит к возникновению чистой вертикальной силы инерции дважды за каждый оборот, интенсивность которой увеличивается квадратично с частотой вращения, независимо от того, насколько точно компоненты соответствуют весу. ^[2]

Проблема усугубляется с увеличением рабочего объема двигателя, поскольку единственными способами добиться большего рабочего объема являются увеличение длины хода поршня, увеличение разницы в ускорении или увеличение диаметра цилиндра, увеличение массы поршней; в любом случае, Величина инерционной вибрации увеличивается. В течение многих лет два литра считались «неофициальным» пределом рабочего объема серийного рядного четырехцилиндрового двигателя с приемлемыми характеристиками NVH.

Основная концепция балансирных валов существует с 1904, когда он был изобретен и запатентован британским инженером Фредериком Ланчестером. Два уравновешивающих вала вращаются в противоположных направлениях с удвоенной частотой вращения двигателя. Эксцентриковые грузы одинакового размера на этих валах рассчитаны и сфазированы таким образом, что инерционная реакция на их встречное вращение компенсируется в горизонтальной плоскости, но добавляется в вертикальной плоскости, создавая результирующую силу, равную всего лишь 180 градусам в противофазе с нежелательной вибрацией второго порядка базового двигателя, тем самым компенсируя ее. Однако фактическая реализация концепции достаточно конкретна, чтобы ее можно было запатентовать. Основная проблема, представленная концепцией, заключается в адекватной поддержке и смазке детали, вращающейся с удвоенной частотой вращения двигателя при более высоких оборотах, когда вибрация второго порядка становится неприемлемой.

Ведутся споры о том, сколько мощности стоят двигателю двойные балансирные валы. Приведенная базовая цифра обычно составляет около 15 л.с. (11 кВт), но это может быть чрезмерным для чисто потерь на трение. Возможно, это просчет, полученный из-за обычного использования инерционного динамометра, который рассчитывает мощность по угловому ускорению, а не по фактическому измерению крутящего момента в установившемся режиме. Таким образом, мощность 15 л.с. (11 кВт) включает в себя как фактические потери на трение, так и увеличение угловой инерции быстро вращающихся валов, что не будет иметь значения при постоянной скорости. Тем не менее, некоторые владельцы модифицируют свои двигатели, удаляя балансирные валы, как для восстановления части этой мощности, так и для уменьшения сложности и потенциальных областей поломки для повышения производительности и использования в гонках, поскольку обычно (но ошибочно) считается, что плавность, обеспечиваемая балансирными валами, может быть достигнута после их удаления путем тщательной балансировки возвратно-поступательных компонентов двигателя.

Применение с четырьмя цилиндрами[]

Компания Mitsubishi Motors впервые в современную эпоху разработала двигатели Astron с бесшумным валом в 1975 году, с уравновешивающими валами, расположенными внизу на боковой стороне блока цилиндров и приводящимися в движение цепями от масляного насоса. Впоследствии они передали патент Fiat, Saab и Porsche. ^[1]

Компания Saab дополнительно усовершенствовала принцип уравновешивающего вала для преодоления второй гармоники боковых вибраций (из-за той же базовой асимметрии в конструкции двигателя, но гораздо меньшей по величине) за счет расположения уравновешивающих валов с поперечной симметрией, но на разной высоте над коленчатым валом, тем самым создавая крутящий момент, который противодействует боковым вибрациям при удвоенных оборотах двигателя, что обеспечивает исключительно плавный двигатель B234.

Шестицилиндровые двигатели[]

Другая конструкция уравновешивающего вала используется во многих двигателях V6. В то время как оптимально спроектированный двигатель V6 будет иметь угол 60 градусов между двумя рядами цилиндров, многие современные двигатели V6 являются производными от старых двигателей V8, которые имеют угол 90 градусов между двумя рядами цилиндров. В то время как это обеспечивает равномерный порядок воспламенения в 8-цилиндровом двигателе, в шестицилиндровом двигателе это приводит к скачкообразному ритму, когда при каждом вращении коленчатого вала три цилиндра зажигаются с частотой 9Интервалы 0 градусов, за которыми следует промежуток 90 градусов без импульса мощности. Этого можно избежать, используя более сложный и дорогой коленчатый вал, который изменяет соотношение между цилиндрами в двух рядах, чтобы обеспечить эффективную разницу в 60 градусов, но в последнее время многие производители сочли более экономичным адаптировать концепцию балансирного вала, используя один вал с противовесами, расположенными так, чтобы обеспечить вибрацию, которая нейтрализует тряску, присущую 90-градусному V6.

Производственные реализации[]

Другие производители, выпускающие двигатели с одним или двумя уравновешивающими валами, включают(d):

• Четырехцилиндровый двигатель Alfa Romeo 2,0 л, устанавливаемый на Alfa Romeo 156
• Двигатель Крайслер К
• Chrysler 2,4 л и 2,5 л Двигатель Neon
• Модульный двигатель Ford V10
• Двигатель Форд Таунус V4
• Бьюик 3800 V6
• General Motors Corporation Quad 4 и Ecotec
• Двигатель GM Atlas четырех- и пятицилиндровые двигатели (два балансирных вала)

Двигатель

• GM Quad-4, который использовался в Pontiac Sunfire 1995 года.
• Двигатель GM Vortec V-6 (один балансирный вал)
• Четырехцилиндровый двигатель Honda 2,2 л (F22)
• Двигатель Mazda 2,3 л MZR (два балансирных вала)
• Двигатель Mitsubishi ‘Astron’
• Четырехцилиндровый двигатель Nissan 2,5 л (QR25DE)
• Рядные четырехцилиндровые двигатели Porsche 2,5 л, 2,7 л и 3,0 л
• Двигатель Subaru EF
• Тата Нано
• Тойота 2,4 л (2AZ-FE)
• Двигатель Saab H

• Volvo B234F, B204GT и B204FT (четыре цилиндра, два уравновешивающих вала, головка 16V, используется в сериях 700 и 900)

, а также многочисленные мотоциклетные двигатели, особенно вертикальные близнецы, и даже некоторые небольшие одноцилиндровые двигатели.