Двигатель внутреннего сгорания — это сложное устройство, основанное на преобразовании одной энергии в другую. Чем сложнее устройство, в данном случае чем больше цилиндров у двигателя, тем больше колебаний и вибраций возникает в отдельных частях и в двигателе в целом.
Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя
Когда кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания находится в рабочем состоянии, возникают инерционные силы. Эти силы делятся на силы противовеса и силы дисбаланса, которые также называют силами инерции второго порядка. Они возникают в результате движения поршней и других компонентов, а также зависят от веса приводной системы. Дисбаланс приводит к вибрациям и шуму. Стандартных противовесов на щеках коленчатого вала и наличия маховика недостаточно, поэтому для дополнительной балансировки устанавливаются балансирные валы.
Основное назначение балансирных валов — поглощение избыточной инерции и снижение вибрации. Это происходит с момента появления более мощных двигателей с рабочим объемом два литра и более.
Расположение цилиндров играет важную роль в балансировке двигателя внутреннего сгорания. Можно выделить три различных варианта расположения:
- Расположение в ряд, когда цилиндры располагаются в одной плоскости.
- Оппозитная схема, когда оси цилиндров находятся в одной плоскости противоположно направлены друг другу.
- V-образное расположение цилиндров.
Расположение валов цилиндров напрямую влияет на баланс двигателя. Рядная компоновка хорошо зарекомендовала себя в 4-цилиндровых двигателях с небольшим рабочим объемом. Осциллирующее расположение обеспечивает наилучший баланс. V-образная конфигурация требует точных углов между цилиндрами для достижения оптимального баланса.
Однако идеального баланса достичь невозможно — поэтому используются балансиры.
Принцип работы
Балансирные валы устанавливаются попарно по обе стороны коленчатого вала и состоят из сложных цилиндрических стержней. Каждый балансирный вал имеет сложную геометрию. Валы вращаются в противоположных направлениях с удвоенной скоростью коленчатого вала, уравновешивая инерционные силы второго порядка.
Валы установлены в картере двигателя в подшипниках скольжения (или игольчатых подшипниках) и приводятся в движение коленчатым валом. Подшипники подключены к системе смазки двигателя. Именно они подвергаются наибольшим нагрузкам во время работы вала. Это приводит к быстрому износу, сопровождающемуся шумом и вибрацией.
Типы привода
Наиболее распространенными приводами для балансировочных станков являются цепи или зубчатые ремни. В качестве двигателя также могут использоваться шестерни или комбинация шестерен и ремней. Для уменьшения вибрации самих осей на зубчатом колесе закреплен пружинный демпфер.
На каких двигателях применяются балансирные валы
Первые балансирные оси были использованы японской компанией Mitsubishi в 1976 году. Инновация получила название «Бесшумный вал».
В основном они используются в четырехцилиндровых двигателях рабочим объемом более двух литров с рядным расположением, так как эта форма наиболее чувствительна к вибрациям и шуму.
Балансирные валы также часто используются в тяжелых дизельных двигателях. Сейчас они встречаются не только в японских, но и в европейских и американских моделях.
Для чего предназначены балансиры
При работе двигателя привод коленчатого вала создает вибрации в блоке цилиндров. Стандартные коленчатые валы оснащены специальными элементами, называемыми противовесами. Их функция заключается в гашении инерционных сил, возникающих при вращении коленчатого вала.
Этих компонентов не достаточно во всех двигателях для минимизации инерционных сил, которые приводят к более быстрому выходу из строя подшипников и других важных компонентов двигателя. Балансировочные валы являются дополнительными комплектующими, устанавливаемыми по заказу.
Как следует из названия компонента, они предназначены для более эффективной балансировки в двигателе. Они гасят излишнюю инерцию и вибрации. Эти валы стали популярны особенно с появлением более мощных двигателей с рабочим объемом два литра и более.
В зависимости от варианта требуются различные балансирные валы. Различные типы валов используются для рядных, боксовых и V-образных двигателей. Хотя каждый вариант имеет свои преимущества, ни один из них не может полностью устранить вибрации.
Принцип работы балансирных валов двигателя
Балансировочные валы представляют собой цельные металлические стержни цилиндрической формы. Они устанавливаются попарно с одной стороны коленчатого вала. Они соединены между собой зубчатыми колесами. Когда коленчатый вал вращается, валы также вращаются, только в противоположном направлении и с большей скоростью.
Балансирные валы оснащены кулачками, а ведущие шестерни — пружинами. Эти элементы предназначены для компенсации инерции, возникающей в PCC. Балансировочные вилки приводятся в движение коленчатым валом. Пара осей всегда вращается в противоположных направлениях по отношению друг к другу.
Эти компоненты размещены в картере для оптимальной смазки. Они вращаются в подшипниках (игольчатых или подшипниках скольжения). Благодаря тому, как работает этот механизм, детали двигателя не так сильно изнашиваются из-за дополнительного напряжения, вызванного вибрациями.
Типы привода
Поскольку балансирные валы используются для балансировки коленчатого вала, их работа должна быть синхронизирована с этой частью двигателя. По этой причине они соединены с рулевым колесом.
Для гашения крутильных колебаний ведущее колесо балансирного вала оснащено пружинами. Они позволяют приводному устройству слегка поворачиваться вокруг своей оси и обеспечивают плавное начало движения привода.
Чаще всего используется обычный приводной ремень или цепь, которые устанавливаются на двигатель. Механизмы редукторного типа встречаются гораздо реже. Существуют также некоторые мультимодальные конструкции. Они имеют валы, приводимые в движение как зубчатым ремнем, так и редуктором.
Принцип работы балансирных валов двигателя
Балансировочные валы представляют собой цельные металлические стержни цилиндрической формы. Они устанавливаются попарно с одной стороны коленчатого вала. Они соединены между собой зубчатыми колесами. Когда коленчатый вал вращается, валы также вращаются, только в противоположном направлении и с большей скоростью.
Балансирные валы оснащены кулачками, а ведущие шестерни — пружинами. Эти элементы предназначены для компенсации инерции, возникающей в PCC. Балансировочные вилки приводятся в движение коленчатым валом. Пара осей всегда вращается в противоположных направлениях по отношению друг к другу.
Эти компоненты размещены в картере для оптимальной смазки. Они вращаются в подшипниках (игольчатых или подшипниках скольжения). Благодаря тому, как работает этот механизм, детали двигателя не так сильно изнашиваются из-за дополнительного напряжения, вызванного вибрациями.
Читайте также: Двигатель 4g63: Тюнинг и технические характеристики
Принцип работы
Балансирные валы устанавливаются попарно по обе стороны коленчатого вала и состоят из сложных цилиндрических стержней. Каждый балансирный вал имеет сложную геометрию. Валы вращаются в противоположных направлениях с удвоенной скоростью коленчатого вала, уравновешивая инерционные силы второго порядка.
Валы установлены в картере двигателя в подшипниках скольжения (или игольчатых подшипниках) и приводятся в движение коленчатым валом. Подшипники подключены к системе смазки двигателя. Именно они подвергаются наибольшим нагрузкам во время работы вала. Это приводит к быстрому износу, сопровождающемуся шумом и вибрацией.
Типы привода
Движение балансирного вала Наиболее распространенным типом привода балансирных валов является цепь или зубчатый ремень. В качестве двигателей также могут использоваться зубчатые колеса или комбинация зубчатых колес и ремней. Для снижения вибрации самих валов к зубчатому колесу крепится пружинный демпфер.
Типы привода
Поскольку балансирные валы используются для балансировки коленчатого вала, их работа должна быть синхронизирована с этой частью двигателя. По этой причине они соединены с рулевым колесом.
Для гашения крутильных колебаний ведущее колесо балансирного вала оснащено пружинами. Они позволяют приводному устройству слегка поворачиваться вокруг своей оси и обеспечивают плавное начало движения привода.
Чаще всего используется обычный приводной ремень или цепь, которые устанавливаются на двигатель. Механизмы редукторного типа встречаются гораздо реже. Существуют также некоторые мультимодальные конструкции. Они имеют валы, приводимые в движение как зубчатым ремнем, так и редуктором.
Привод балансирных валов
Привод балансирных валов устроен таким образом, что мощность передается от коленчатого вала к балансирным валам с помощью шестерни или ремня, или с помощью комбинированного привода (шестерня + ремень).
При работе двигателя установленные балансирные валы подвергаются высоким нагрузкам. Большая часть нагрузки приходится на продольные подшипники, поэтому балансирные валы подвержены повышенному износу в местах крепления подшипников и самих подшипников. Если нагрузка на балансирные валы превышает допустимую, возникают шумы, двигатель вибрирует сильнее, что также приводит к обрыву цепи балансирного привода.
