Зачем нужна балансировка коленчатых валов?
Балансировка коленчатых валов является ничем иным, как механической операцией, вследствие которой значительно снижаются вибрации и прочие виды нагрузок на элементы двигателя. Это позволяет повысить его надежность, работоспособность и производительность. Безусловно, чаще всего в подобной операции нуждаются уже изношенные механизмы, хотя бывают случаи, когда дисбаланс наблюдается и в новеньком автомобиле, только что приобретенном из салона.
Понять то, что вам светит балансировка коленвала своими руками, и пора засучить рукава, можно по следующим признакам. Прежде всего, обратите внимание на ручку переключения передач во время движения на холостом ходу, она начинает болтаться. Точно также себя будет вести и сам двигатель, так что не забудьте заглянуть под капот своего «железного коня».
Что же насчет причин подобного поведения, так их может быть несколько. Среди них нельзя исключить и возможные погрешности, допущенные во время изготовления сопряженных деталей. Кроме того, не самым лучшим образом сказывается неоднородность материалов, из которых изготовлены элементы коленчатого вала. Появлению люфта также способствуют увеличенные зазоры в сопряженных узлах, их несоосность, некачественный монтаж и, конечно же, недостаточно точное центрирование.
И не стоит забывать о естественном износе, который никогда еще не играл положительной роли.
Как отбалансировать коленвал с маховиком в гаражных условиях.
Бывает, что на двигателе нужно заменить маховик, его зубчатый венец или корзину сцепления и после замены перечисленных деталей, и даже после замены пробок каленвала (после промывки масляных каналов), его нужно обязательно отбалансировать. Если пренебречь этой операцией, то ваш двигатель, даже при повышении скорости машины всего лишь до 70 км/ч, начнёт сильно вибрировать из за дисбаланса. Естественно такое допускать нельзя, и коленчатый вал, перед установкой его на двигатель, нужно отбалансировать. Как сделать простое устройство для балансировки всего за пару часов, и что для этого потребуется мы и рассмотрим в этой статье.
Большинство автомобильных или мотоциклетных заводов балансируют свои коленчатые валы в сборе с маховиком и корзиной сцепления, а некоторые, например коленвал мотоцикла Днепр или автомобиля Запорожец, балансируют ещё и в сборе с центрифугой. Это надо учитывать и перед балансировкой одевать все детали на коленвал, и даже шкив или шестерню на переднюю часть вала, если конечно они существуют в конструкции именно вашего двигателя.
Ну и естественно все шатуны в сборе с поршнями, кольцами и пальцами, нужно будет взвесить и добиться их абсолютно одинакового веса. Многие заводы (как правило отечественные) пренебрегают этим, поэтому советую ещё при первом ремонте двигателя, обязательно взвесить выше перечисленные детали и если есть разница в весе, устранить её (снятием лишнего металла).
Кстати, при форсировке двигателя, многие механики облегчают маховик его протачиванием, и после облегчения маховика, тоже обязательно нужно сделать балансировку коленвла, в сборе с облегчённым маховиком.
Приспособление для балансировки коленвала.
Устройство для балансировки, которое будет описано в этой статье (см. фото), очень простое и изготовить его сможет любой, даже не опытный в слесарных делах водитель. Для работы вам потребуется немного профильной трубы, или уголка, стальной пруток диаметром 12 — 16 мм, уровень (можно строительный), болгарка и сварочный аппарат.
Сначала нужно будет изготовить основу — рамку, размером примерно 400 х 400 или 500 х 500 мм, которая сваривается из уголка или профильной трубы (ширина уголка или трубы 45 — 60 мм). А вообще габариты рамки и самого устройства зависят от длины вашего коленвала, ведь если вам нужно будет отбалансировать коленвал от грузовика, то естественно это приспособление нужно будет изготавливать бóльших размеров.
После того, как вы сварите рамку и зачистите сварные швы, в двух углах рамки ( цифры 1 и 2 на фото) и в середине противоположной трубы (цифра 3 на фото) нужно будет просверлить отверстия (диаметр их зависит от толщины прутка, из которого делаются шпильки). К отверстиям сверху привариваются гайки, диаметр внутренней резьбы которых зависит от диаметра трёх шпилек, которые вы купите или изготовите из прутка.
Почему всего три шпильки, а не четыре в каждом углу рамки ? Потому что, чтобы выставить рамку перед балансировкой строго горизонтально (с помощью уровня), достаточно покрутить всего лишь три шпильки, а четвёртая только усложняет регулировку. На каждую шпильку нужно будет накрутить ещё и контргайки, которые после регулировки рамки контрятся. В верху каждой шпильки, полезно подточить болгаркой по две лыски для гаечного ключа, чтобы потом было легко их крутить, при регулировке уровня.
Теперь нужно будет ближе к каждому углу рамки просверлить четыре отверстия, диаметром 14 — 16 мм. В эти отверстия вставляются и зажимаются гайками 4 шпильки (стойки), сделанные из прутка, толщиной примерно 14 — 16 мм, и диной примерно 250 мм (длина всех четырёх шпилек абсолютно одинаковая) .
Теперь на верхнюю часть каждой пары шпилек — стоек, нужно надеть два уголка ( 20 — 40 мм шириной и примерно 300 мм длиной) уголка, (перед этим в уголках сверлим отверстия). Уголки одеваем и прихватываем сваркой так, чтобы их острая кромка оказалась вверху, на эту кромку будет укладываться коленвал. Получатся напротив друг-друга расположенные две П-образные стойки (как два турника). Вот и всё — устройство для балансировки коленвала в гаражных или даже домашних условиях готово!
Балансировка коленвала.
Перед балансировкой сначала нужно выставить приспособление строго горизонтально, относительно силы притяжения Земли. Для этого сначала укладываем уровень на уголок(20 мм) П-образной стойки, расположенной около цифр 1 и 2 и крутим шпильки 1 и 2, пока не добьёмся абсолютно горизонтального его расположения и соответственно уголка, на котором он лежит.
Затем разворачиваем уровень перпендикулярно и укладываем уровень поперёк, то есть сразу на два уголка обоих П-образных стоек, и добиваемся с помощью вращения шпильки 3, абсолютно горизонтального положения всего приспособления в целом.
Выставив приспособление точно горизонтально, можно укладывать на него коленчатый вал в сборе с деталями как на фото. Если имеется дисбаланс, то коленвал сразу же начнёт проворачиваться, то есть катиться по кромке уголков, пока центр тяжести деталей не окажется в самой нижней точке (притяжение Земли нам помогает). Естественно этот дисбаланс (перевес) нужно устранять.
Чтобы устранить перевес, нужно в самой тяжёлой (нижней — на фото указано стрелкой) части маховика высверлить лишний металл, чтобы убрать лишний вес. Но как узнать точно этот вес. Для этого, к самой лёгкой противоположной стороне маховика (вверху) нужно приклеить магнитики разного веса или кусочки большого магнита (можно разбить на кусочки магнит от динамика).
Добавлять (приклеивать) магнитики к маховику нужно будет до тех пор, пока коленчатый вал в сборе с деталями, как бы вы его не повернули на уголках, должен лежать неподвижно (не катиться ни в право ни в лево). Все магнитики, которые были приклеены, нужно взвесить, и этот точный вес и будет перевесом (дисбалансом). Сейчас в продаже полно китайских электронных весов — их нужно будет купить, они не дорогие (или попросить взвесить магниты в магазине).
Теперь нужно будет высверлить с маховика столько металла, чтобы вес стружки был такой же как и вес магнитиков, которые компенсировали дисбаланс. При высверливании желательно постелить под маховиком ткань, чтобы можно было собрать стружку и взвесить. Но практически одного высверливания отверстия (примерно 7 — 8 мм) всегда не хватает, и приходится сверлить несколько. Если есть фрезерный станок, то можно в маховике выфрезеровать лишний металл. Но главное не переборщить в этом деле, а то придётся потом сверлить на противоположной стороне маховика.
Кстати, если у вас на другом конце коленвала находится шкив, шестерня или центрифуга, и вы меняли именно их а не маховик, то тогда нужно будет и балансировать вместе с этими деталями(как на фото) и высверливать лишний металл именно в них, а не в маховике. Ну а если вы меняли корзину сцепления, то балансировать ваш коленвал нужно именно с закреплённой на маховике корзиной (здесь можно будет высверливать лишний металл в корзине, там где отверстия для её крепления).
Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта
Есть два способа, как отбалансировать коленвал. Первый – статический, он является менее точным. В этом случае используются специальные ножи, на которые и устанавливается деталь. А дисбаланс определяется по ее положению во время вращения. Если верхняя часть коленвала легче нижней, то на нее крепят грузики и производят такие замеры и догрузку до достижения равновесия. И только после этого на противоположной стороне высверливаются отверстия для противовеса.
Второй вид – динамическая балансировка коленчатого вала. Для ее осуществления необходимо специальное оборудование. Коленчатый вал устанавливается в плавающие постели и раскручивается до нужных оборотов. Световой луч находит и сканирует наиболее тяжелую точку, которая провоцирует тряску, и выводит ее на экран. А для достижения баланса дело остается за малым – удалить с нее лишний вес.
Виды балансировки коленавала
В настоящее время применяют два основных вида балансировки:
- Динамическую, обеспечивающую высокую точность и требующую применения специальных станков.
- Статическую. Этот вид балансировки используют для деталей, выполненных в форме диска и имеющих следующее соотношение диаметра (D) и длины (L): D>L.
Балансировка коленчатого вала, имеющего несимметричное (например,V-образное) исполнение или нечетное количество цилиндров, отличается определенными особенностями, поскольку моментальная составляющая таких валов достаточно высока и способна сорвать его с опор крепления.
Избежать этого поможет установка втулок-компенсаторов, обладающих выверенной до одного грамма массой, на шатунные шейки. В случае отсутствия данных параметров в специальных разделах технико-эксплуатационной документации силового агрегата, они рассчитываются дискретно. Для этого существуют индивидуальные методики.
Следующим моментом, требующим достаточно ясного понимания, является определение случаев, вызывающих необходимость балансировки коленвала:
- Установка нештатных или выполнение облегчающих мероприятий на штатных шатунно-поршневых группах.
- Проведение работ по правке деформированных коленчатых валов.
- Замена маховика. Здесь следует оговориться, что в данном случае динамическая балансировка не всегда обязательна. В некоторых случаях достаточно выполнения лишь балансировки статического типа.
Итак, считаем установленным, что балансировка незеркальносимметричных коленчатых валов, частным случаем которых является и V-образный коленвал, требует использования компенсирующих втулок (нередко изготовленных по специальному заказу), создающих имитацию динамического воздействия аналогичного воздействию шатунно-поршневых групп.
Ремонт балансировочных валов
Как и любой другой сложный механизм, привод уравновешенных валов тоже может выйти из строя. Чаще всего это происходит в результате естественного износа подшипников и зубчатых деталей, так как они испытывают достаточно большие нагрузки.
Когда блок валов приходит в негодность, это сопровождается появлением вибраций и шумами. Иногда шестерня привода из-за поломки подшипника блокируется и обрывает ремень (или цепь). Если выявлена неисправность балансировочных валов, метод устранения один – замена испорченных элементов.
