Коленчатый вал, являясь одним из важнейших конструктивных элементов силового агрегата любого автомобиля, производится с применением достаточно сложных технологий. Неизбежность присутствия в данном процессе технологических допусков и погрешностей, а также неоднородность используемых при этом материалов в совокупности с зазорами в сопряжениях деталей и узлов нарушают (пусть и незначительно) одно из его главных эксплуатационных условий – сбалансированность.
Как определить потребность коленчатого вала в балансировке. Главными симптомами, помогающими с большой долей уверенности установить наличие «болезни», являются значительные колебания силового агрегата и рычага переключения передач при движении автомобиля в режиме «холостого хода».
И тогда приходится прибегать к выполнению такого действия, каковым является балансировка коленчатого вала. Она (балансировка) заключается в подборе дополнительных масс, или уравновешивающих грузов, а также съеме металла в плоскостях расположения этих грузов со стороны, диаметрально противоположной. Эти мероприятия производятся в специальных зонах коленчатого вала, называемых балансировочными участками.
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.
Насколько важна своевременная балансировка коленчатого вала
Подавляющее большинство специалистов в качестве ответа на этот вопрос приводят следующие доводы:
В каждом механизме, который выполняет вращательные движения, вследствие механического воздействия или износа комплектующих возникает дисбаланс, который проявляется в виде вибраций. Если по кузову автомобиля с набором скорости идут вибрации, значит есть вероятность, что появилась разбалансировка карданного вала. Данная неполадка может привести не только к выходу из строя кардана, но и всего автомобиля, что потребует значительных материальных затрат на его ремонт. Балансировку можно выполнить самостоятельно, а можно обратиться на СТО.
Если наблюдается вибрация карданного вала, рекомендуется незамедлительно выполнить его балансировку. Фото: cardan-garant.ru
Зачем проводить балансировку карданного вала
Наверное, каждый автолюбитель слышал о балансировке кардана, но не каждый понимает, какая необходимость в её проведении. Главная функция, которую выполняет карданный вал автомобиля, заключается в передаче крутящего момента.
Карданный вал, который имеет дисбаланс, может повлиять на работу других смежных деталей.
Преждевременный износ происходит с подшипниками фланца хвостовика редуктора и вторичным валом КПП. В случае износа хвостовика редуктора во время езды могут возникнуть аварийные ситуации, последствия которых могут быть крайне нежелательными.
Основные причины появления дисбаланса
Причин появления дисбаланса довольно много. Они различаются по своей природе и другим особенностям. Среди наиболее часто встречаемых можно выделить следующие:
- Некачественно выполнена изначальная сборка карданного вала;
- Несоблюдение технологии при выполнении закреплении деталей. В том случае, если баланс был найден, то неправильно закреплённые детали в скором времени расшатаются, после чего потребуется балансировка;
- Низкое качество используемых материалов, неправильно выполненная закалка металла, из которого делается кардан. Карданный вал, который изготовлен из металла с недостаточно высокими эксплуатационными характеристиками, не выдержит всех статических и динамических нагрузок;
- Слишком большая нагрузка. Дисбаланс появляется даже в тех случаях, когда автомобиль не использовался на протяжении некоторого времени;
- Механические повреждения деталей, которые могут возникнуть вследствие ДТП.
Как выполнить балансировку карданного вала самостоятельно
Возникшую вибрацию, которая наблюдается по мере повышения скорости автомобиля нельзя оставлять без внимания, при первых признаках необходимо предпринять действия для её устранения. Чтобы выполнить балансировку необходимо обладать некоторыми знаниями и опытом.
В целом, самостоятельная балансировка – процесс несложный, хотя может занят довольно много времени. Фото: static.imfast.com
Чтобы провести балансировку вала своими руками, необходима смотровая яма, на которую требуется предварительно загнать автомобиль. Также нужно приготовить несколько грузиков с разным весом, которые используются во время балансировки колёс. Вместо них могут подойти электроды либо кусочки свинца. Для осуществления балансировки необходимо выполнить следующие действия:
- По длине поделить кардан на 2 части;
- Поперек условно разделить его на 4 равных части. Если вы обладаете большим количеством свободного времени, кардан можно разделить на 8 или более частей;
- К поверхности первой части нужно прикрепить грузик весом в 30 грамм. Прикрепить его нужно надёжно, но з возможностью последующего демонтажа;
- Провести тестирование карданного вала автомобиля. Для этого нужно выехать на ровный участок дороги и прислушаться, уменьшились ли вибрации;
- Если вибрации никуда не исчезли, нужно вернуться в гараж и переместить используемый грузик на другой участок карданного вала. После этого провести повторное тестирование на дороге.
Вышеперечисленные действия необходимо выполнять до того времени, пока вы не добьётесь отсутствия вибраций в салоне автомобиля.
После сведения вибрации к минимуму, методом проб нужно найти оптимальный вес используемого грузика. В идеале при правильном подборе его массы, вибрация должна исчезнуть вовсе.
После того, как вы нашли оптимальны вес грузика, необходимо жёстко его зафиксировать. Сделать это можно с помощью электросварки. В том случае, если электросварки у вас нет, вы можете воспользоваться ещё одним популярным методом – «холодной сваркой», или же затянуть грузик металлическим хомутом.
Видео-инструкцию по регулировке вы найдете в этом видео:
Воспользоваться услугами СТО по регулировке карданного вала
Если вы не обладаете большим количеством свободного времени, оптимальный вариант для устранения неисправности – воспользоваться услугами СТО. Фото: ctokazan.ru
На сегодняшний день балансировку карданного вала предлагает практически каждая мастерская. Чтобы быть уверенными в качестве работы, выберите проверенную мастерскую, где все работы проводятся на высококачественном оборудовании. Стоимость регулировки карданного вала для разных автомобилей отличается. В среднем, регулировка карданного вала отечественного автомобиля обойдётся вам в 3000-3500 рублей, а иномарки 4000-5000 рублей. Специальное оборудование позволяет произвести балансировку в короткие сроки. А точность такой балансировки будет на порядок выше, чем самостоятельное устранение дисбаланса.
Процесс диагностики кардана осуществляется на специальном стенде, который состоит из нескольких датчиков. Карданный вал снимают с автомобиля, устанавливают на стенд, после чего проводят анализ геометрии вала. Вся необходимая информация отображается на мониторе. После этого приступают непосредственно к балансировке вала.
Балансировка вала выполняется одним из следующих способов:
- На него устанавливают пластины-балансиры. При этом масса и место установки пластин определяется компьютерной программой. Это позволяет более точно провести вычисления. Крепление выполняется при помощи сварки;
- Балансировка на токарном станке. В том случае, если геометрия вала повреждена значительно, этот способ является более эффективным. При выполнении балансировки на станке, снимается некоторый слой металла, что приводит к увеличению нагрузки на него. Данный способ является наиболее точным и надёжным для балансировки карданного вала.
Итоги
Самостоятельно выполнить балансировку карданного вала не так уж и сложно, данный процесс довольно лёгкий.
Однако необходимо принять во внимание то, что идеально подобрать массу и место установки грузика своими руками не представляется возможным. Со временем карданный вал вновь начнёт вибрировать.
Чтобы полностью устранить данную проблему, нужно использовать специальное оборудование. Поэтому, оптимальны вариант в сложившейся ситуации – обращение в СТО. С устранением вибрации нельзя, пользуясь автомобилем с вибрирующим карданным валом можно заметно сократить срок эксплуатации КПП и других деталей.
Вал – деталь машин и механизмов, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль его продольной оси. Наиболее часто встречаются валы в сборе с установленными на них рабочими колесами, шкивами, звездочками и др.
Как и любая другая механическая деталь, вал может быть неправильно установлен в подшипниковые опоры, иметь неоднородности в плотности материала, нарушения в геометрии изготовления и недостаточно точную посадку вращающихся вместе с ним деталей и др. В результате действия вышеназванных причин, во вращающемся валу появляются неуравновешенные массы, вызывающие низкочастотные вибрации вала. Эти вибрации могут быть настолько значительными, что могут привести к изгибу вала и полному разрушению подшипниковых узлов и других деталей машины. Вот почему так важно уравновесить влияние неуравновешенных масс проведением процедуры балансировки вала.
Ранее мы уже рассматривали виды неуравновешенности ротора и соответствующие им виды балансировки – статическую и динамическую. Было отмечено, что точность динамической балансировки на порядок выше точности статической балансировки, и что для роторов, чей диаметр значительно больше длины (шкивы, рабочие колеса, звездочки), можно ограничиться проведением только статической балансировки.
Применительно к случаю валов в сборе (например, вал с рабочим колесом) в большинстве случаев можно ограничиться статической балансировкой рабочего колеса и динамической балансировкой вала в сборе на станке и/или в собственных опорах. На самом же деле, идеально сбалансированный вал в сборе – это вал с отдельно отбалансированными деталями, затем отбалансированный в сборе на станке, и окончательно отбалансированный в собственных опорах.
Как показывает статистика компании «БАЛТЕХ» – признанного эксперта в области балансировки, – надлежащая балансировка валов вращающихся машин на 23%-100% увеличивает срок службы крыльчаток и рабочих колес, а также на 10%-25% повышает их полезную мощность.
Балансировку валов в собственных опорах необходимо доверить специалистам технического сервиса «БАЛТЕХ», вооруженным самым современным инструментарием балансировки – мобильными комплектами «ПРОТОН-Баланс-II» и BALTECH VP-3470 и программы многоплоскостной балансировки BALTECH-Balance.
Главное же производственное направление компании «БАЛТЕХ» – производство современных дорезонансных станков горизонтального, вертикального и автоматического типа для роторов самых различных конфигураций, веса и габаритов. Рассмотрим более подробно возможности балансировочных станков «БАЛТЕХ» на примере вертикального балансировочного станка серии BALTECH VBM-7200.
Балансировочные станки серии BALTECH VBM-7200 предназначены для одноплоскостной или двухплоскостной балансировки валов и деталей (рабочих колес, шкивов, дисков и др.) без шеек вала. Применительно к нашему случаю балансировки валов, на данных станках также проводят балансировку режущего инструмента и патронов.
Процедура балансировки вала занимает всего несколько минут и включает в себя:
- Ввод геометрических параметров балансируемого вала;
- Запуск балансируемого вала во вращение и снятие автоматически рассчитанных данных по величине и углу установки корректирующей массы.
- Установку/снятие корректирующей массы.
Особо отметим, что высокая скорость и точность измерений достигается за счет использования программы BALTECH-Balance, стандартные функциональные возможности которой позволяют проводить многоплоскостную (до 4-х плоскостей) и многоточечную (до 16 точек) балансировку с приборами измерения амплитуды и фазы вибрации любых производителей.
Чтобы получить глубокие теоретические знания и профессионально овладеть навыками работы с балансировочными станками и приборами «БАЛТЕХ», рекомендуем вам записаться на ближайший Курс ТОР-102 «Динамическая балансировка» в Учебном центре компании БАЛТЕХ.
Бывает, что на двигателе нужно заменить маховик, его зубчатый венец или корзину сцепления и после замены перечисленных деталей, и даже после замены (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, (можно строительный), болгарка и .
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).
Ну и напоследок добавлю, что это устройство может быть использовано и для проверки биения коленвала, с помощью индикаторной стойки с часового типа. Для этого нужно будет всего лишь просверлить по два отверстия в верхних уголках (на которые укладывается коленвал) и закрепить на них две призмы, на которые и будет впоследствии укладываться коленвал, для проверки его биения часовым индикатором.
Надеюсь эта статья поможет всем водителям, любящим всё делать на своей машине сами, и которые с помощью этого устройства, смогут легко отбалансировать коленчатый вал у себя в гараже.
Для полноты картины, а так же чтобы все поняли, как влияет балансировка коленвалов любого двигателя на мягкость его работы, посмотрите видеоролик ниже; успехов всем!
