Динамическая сбалансированность коленчатого вала – залог долговечной работы двигателя.

25.04.2018

http://vid16.ru/kolenval1.jpgК сожалению, вопросы балансировки коленчатого вала (маховика, корзины сцепления, демпфера) в доступной литературе практически не раскрыты, а если что и можно найти, то это ГОСТы и научная литература. Однако осмысление и понимание того, что там написано, требует определенной подготовки и наличия самого балансировочного станка. Это, естественно, отбивает у автомехаников все желание разобраться с этими вопросами с точки зрения ремонта ДВС. Наиболее частый вопрос возникающий при ремонте двигателя: нужно ли проводить балансировку после шлифовки коленчатого вала?

Неуравновешенность (дисбаланс) вращающихся частей является одним из факторов, лимитирующих надежность и долговечность автотракторных двигателей в эксплуатации. Неуравновешенность – это негативное состояние детали, узла, соединения, характеризующееся таким распределением масс, которое вызывает переменные нагрузки на опоры, повышенный износ и вибрацию, способствует быстрой утомляемости водителя. В ряде случаев, несбалансированность нагрузок вызывает накопление усталостных трещин в шейках коленчатого вала, приводящих к аварийному разрушению

Дисбаланс возникает в процессе изготовления (восстановления) деталей, сборки узлов и агрегатов и изменяет свое количественное значение в процессе эксплуатации и ремонта

Приведение изделий, обладающих неуравновешенностью, в уравновешенное состояние осуществляется их балансировкой, т.е. определением (обнаружением на специальном стенде) величины и угла дисбаланса и устранением (уменьшением) его путем удаления массы в определенных точках. При динамической балансировке устраняется (уменьшается) как статическая так и моментная неуравновешенность и изделие становится полностью сбалансированным, при этом центральная ось инерции совпадает с осью вращения.

В процессе эксплуатации двигателей происходит некоторое увеличение дисбаланса деталей, узлов, агрегатов вследствие появления неравномерных износов рабочих поверхностей, деформаций, смещения сопряженных деталей в узлах относительно оси вращения, образования повышенных зазоров в соединениях. Наибольшее увеличение дисбаланса происходит в процессе ремонтных воздействий. Ведь если после заводской конвейерной сборки и балансировки изделие доводится до кондиции, то при ремонте происходит:

http://vid16.ru/kolenval2.jpgа) перекомплектование деталей (не редко с прежним, но шлифованным валом, заказчик просит установить новую корзину сцепления не рычажного, а диафрагменного типа; в другом случае – клиент не желает далее шлифовать изношенные шейки коленчатого вала, приобретая новый, оставляя недавно установленные, но уже работавшие маховик и корзину сцепления и т.д.), в результате чего иное сочетание вращающихся в едином комплекте деталей дает смещение и центра масс и, что более серьезно, сложение сонаправленных векторов дисбалансов, привнесенных в этот комплект;

б) возникновение деформаций при механической и термической обработках;

в) неточности сборки и смещение осей одних деталей относительно других из-за изношенности отверстий (например, корзины сцепления).

В итоге мы имеем - 93...96 % валов требуют балансировки.

В этой связи, обращает на себя внимание вторая категория коленчатых валов, используемых при ремонте в тех же автосервисах, - это новые валы, лежащие на прилавках магазинов запасных частей, оптовых базах и др., как мы и говорили, "клиент решил установить совершенно новый вал”. По многим параметрам (диаметры коренных и шатунных шеек, изгиб по центральной шейке, биение фланцев и др.) эти валы укладываются в допустимые пределы, кстати все эти геометрические размеры легко контролируются доступными всем измерительными инструментами. Иначе обстоит дело со "спрятанным” дисбалансом, обнаружить который можно только на специализированном стенде. Так вот по критерию "дисбаланс” достаточно большая выборка новых изделий, что называется "не блещет” своим соответствием установленным требованиям. Судите сами – 90 % (?!) коленчатых валов, приобретенных в розничной сети заказчиками, требуют дополнительной балансировки – это уже вопрос к заводам-изготовителям. Тот факт, что коленчатый вал, устанавливаемый в двигатель, будет "вращаться не в одиночестве”, а в комплекте с маховиком и корзиной сцепления и с ними же будет в последствии тщательно отбалансирован опытными мастерами не может служить оправданием столь варварскому отношению к качеству изготовления одной из ответственных, дорогостоящих и ресурсоопределяющих деталей ДВС, каким является коленчатый вал.

Таким образом, шлифованные или новые валы и тем более в новой комплектации на завершающем этапе ремонта необходимо обязательно балансировать. Ремонтные предприятия, автосервисы, автомастерские, занимающиеся по своему профилю капитальным ремонтном автотракторных двигателей обязаны иметь в перечне технологического оборудования и активно использовать стенды для динамической балансировки коленчатых валов, либо за неимением подобного дорогостоящего оборудования при небольших объемах производства пользоваться услугами по балансировке смежных производств. Следует посоветовать потенциальным клиентам, заказчикам автосервисов, решающим судьбу капитального ремонта своего двигателя, задавать ключевой вопрос менеджерам на приемке: "А выполняете ли вы в перечне технологических операций динамическую балансировку коленчатых валов ?”. Только при положительном ответе, либо "... пользуемся услугами соседнего автопредприятия”, позволяют вам надеяться, что именно так оно и будет. Но, если в ответ звучат фразы, подобным "...а зачем это нужно (???!)”, или "... это лишняя и к тому же дорогостоящая операция...”, следует усомниться в качестве выполняемых работ на этом предприятии и главное - в уровне после ремонтного ресурса отдаваемого ДВС.

Но давайте вернемся опять к простеньким расчетам и попробуем понять, почему так получается. Для простоты расчета примем вес вала 20 кг. Вал имеет остаточный дисбаланс допустим 0 гмм ( что в принципе не достежимо). Шлифовщик этот вал прошлифовал в ремонтный размер, но при установке вала он сместил ось вращения от оси инерции всего на 0,01 мм (обычно шлифовщик обкатывает вал с учетом элипса износа), и мы получили сразу же дисбаланс в 200 гмм. А если учесть, что у заводского вала всегда присутствует дисбаланс, то картина будет еще хуже. Поэтому те цифры, что мы получили, не являются из ряда вон выходящими, а являются нормой после шлифовки вала. А если учесть, что не всегда завод изготовитель выдерживает свои же допуска, то обвинения в адрес шлифовщика или станка просто отпадают. Только не надо теперь стоять над шлифовщиком и требовать, что бы он выставлял вал с микронной точностью, все равно это не принесет желаемого результата. Единственным правильным выходом из данной ситуации является обязательная балансировка коленчатого вала после его шлифовки. Традиционно балансировку коленчатого вала выполняют высверливанием противовеса.

С валом мы закончили, и, естественно, возникает вопрос, а нужно ли балансировать передний демпфер (шкив), маховик, корзину сцепления. Есть очень важное примечание. Все эти детали балансируются отдельно от вала ( то есть на оправках), и коленчатый вал в сборе на современных моторостроительных заводах в серию не балансируется. То есть Вы понимаете, что при установке вышеперечисленных деталей на коленчатый вал остаточный дисбаланс естественно изменится, так как совпадение осей вращения практически невозможно.

Опять же, как показала практика, эти детали вносят ощутимый вклад в дисбаланс коленчатого вала, и, как показал наш опыт, дисбаланс каждой из этой детали существенно перекрывает допуски на остаточный дисбаланс

И это относится не только к российскому автопрому. Как показал наш опыт, примерно эти же цифры получаются и у зарубежного автопрома. И есть обязательно еще один очень важный момент: после балансировки деталей по отдельности надо провести балансировку в сборе, но она должна делаться на последнем этапе. Предварительная балансировка по отдельности является также обязательной. Это надо для того, чтобы в случае, если выйдет из строя маховик или сцепление, Вам не пришлось снимать колено для повтоной перебалансировки.

http://vid16.ru/kolenval3.jpg Но, выполнив балансировку коленчатого вала в сборе, не стоит забывать о развесовке поршней и шатунов. Причем развесовку шатунов надо делать не просто по весу, а развесовку по центру масс, так как разница в весе этих деталей также вносит свой вклад в дисбаланс двигателя и строго регламентируется заводом изготовителем

И вот, что хотелось бы отметить в заключении: очень многие автомеханики, прочитав эту статью, скажут, что это все ерунда. Что они собрали не один десяток моторов, и что все они без балансировки прекрасно работают, и они будут правы- действительно работают. Но давайте вспомним, сколько приходилось видеть моторов, которые работали при поломанных направляющих, со стертыми кулачками распредвала, с фрезерованными по плоскости ГБЦ выше нормы в 2-3 раза, с изношенными цилиндрами в 0,3 мм, с неправильно установленными поршнями- этот список можно продолжать до бесконечности. У каждого, наверно, найдется парочка своих примеров, когда двигатель работал вопреки всем законам. Зачем хонинговать цилиндры, ведь раньше только точили и все работало? или: Зачем пользоваться хон-брусками, когда можно обычной шкуркой нанести сетку? Зачем «ловить» эти сотки, ведь это и так работает? Так почему, следуя одним требованиям завода изготовителя, пренебрегают другими? Только не надо думать, что, выполнив балансировку коленчатого вала в сборе и развесовку поршней и шатунов, Вы получите «чудо», что у Вас штатный мотор от Ваза по характеристикам станет, как мотор от болида Формулы 1. Этого у Вас не произойдет то же. Ведь балансировка - это один из кирпичиков, который вместе с выполнением остальных требований по ремонту дает Вам уверенность в том, что отремонтированный Вами двигатель отработает как минимум ресурс нового двигателя. И чем больше мотористов будут следовать требованиям автопроизводителей при ремонте двигателя, тем меньше будет автолюбителей, которые считают, что двигатель после капитального ремонта больше 50-70 тыс. км не работает.

В наше время высоких скоростей каждый автомобилист отлично знает и понимает насколько важна балансировка колес автомобиля, и что эта операция необходима практически после каждого посещения шиномонтажа. Но, к сожалению, далеко не каждый знает, что не менее важна балансировка коленчатый вал при капитальном ремонте двигателя внутреннего сгорания.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!