Что такое дисбаланс двигателя

Что такое дисбаланс двигателя

Момент инерции, дисбаланс и биение воздушного винта

Момент инерции воздушного винта

Момент инерции воздушного винта (ВВ) влияет на динамические характеристики двигателя, ресурс деталей редуктора и кривошипно-шатунного механизма. Превышение предельного момента инерции приводит к рассогласованию газодинамического процесса; к увеличению нагрузок на шестерни и подшипники редуктора, особенно при полете с перегрузками; к нерасчетной работе демпфера крутильных колебаний. Предельно допустимый момент инерции ВВ:

Редуктор типа «В» 3000 кг см 2
Редуктор типа «С» 6000 кг см 2
Редуктор типа «Е» 6000 кг см 2
Редукторы четырехтактных двигателей ROTAX 6000 кг см 2

Для определения момента инерции необходимо подвесить ВВ, как показано на рисунке.

В качестве подвеса можно использовать тонкую нерастяжимую проволоку, длиной (L) не менее 1,5м. Подвесы должны быть параллельны друг другу и расстояние между ними (2R) должно быть в 6 раз меньше, чем длина самого подвеса. Отклонить ВВ от установившегося положения на угол 5…10° в горизонтальной плоскости. Определить время (t), за которое ВВ совершит 30 циклов колебаний в горизонтальной плоскости.

где
М — масса ВВ, кг;
t — время, за которое ВВ совершает 30 циклов колебаний, с;
R — половина расстояния между подвесами, см;
L — длина подвеса, см
определить J — момент инерции ВВ, кг см2.

Дисбаланс и биение воздушного винта

Превышение ограничений по дисбалансу и биению приводит к повышенной вибрации двигателя, которая передается на конструкцию ЛА и является основной причиной выхода из строя демпферов и амортизаторов двигателя и агрегатов.

При выполнении 25 -ти часовых-регламентных работ, а также после восстановительного ремонта ВВ, необходимо выполнить проверку балансировки и биения ВВ. Используя формулу:

где
Р — центробежная сила, вызываемая дисбалансом, Н
Для нового ВВ — Р = 40 Н. Предельное значение — Р = 80 Н.
i — передаточное число редуктора;
n — максимально допустимая частота вращения KB, об/мин, можно определить D — величину допустимого дисбаланса, гм.

Величину осевого и радиального биения определяет производитель ВВ. Как правило, она не должна превышать 2…3 мм.

О важности балансировки

Дисбаланс — одно из самых опасных явлений, которое действует на все вращающиеся детали в автомобиле, в том числе и коленчатый вал. Его внешними признаками являются повышенные вибрации, которые при разной частоте вращения могут усиливаться или уменьшаться. Эти проявления вызывают дополнительные нагрузки на детали, ослабляют крепеж, что ведет к ускоренному износу и поломкам. Кроме того, они чрезвычайно вредны для здоровья водителя и пассажиров.

Среди основных причин появления дисбаланса можно назвать:

  • неточность изготовления деталей;
  • неоднородность материала детали;
  • неточное центрирование сопряженных деталей;
  • увеличенные зазоры в сопряжениях деталей и узлов и несоосность их монтажа;
  • деформации валов при механической и термической обработке, а также из-за повреждений в процессе эксплуатации.

Наибольший вклад вносят несбалансированные детали большого диаметра, вращающиеся с большой угловой скоростью. На практике ими становятся колеса, карданный вал, сцепление или гидротрансформатор автоматической трансмиссии, маховик и коленчатый вал.

Так что же что такое дисбаланс? У любой вращающейся детали по той или иной причине центр массы находится не на оси вращения, а смещен от неё на расстояние R (так называемый эксцентриситет). В этом случае имеется дисбаланс, равный произведению массы детали M на величину эксцентриситета R. При массе детали М=1 кг и эксцентриситете R=3 мм дисбаланс будет равен 3000 гмм. При вращении детали будет возникать центробежная сила F, вызывающая вибрацию. Эта сила пропорциональна дисбалансу и квадрату угловой скорости детали, а также зависит от жесткости соответствующего узла. Поэтому с теоретической точки зрения балансировка состоит в том, чтобы создать у детали дисбаланс, равный по величине (модулю) и противоположный по знаку исходному дисбалансу. Сумма этих дисбалансов (результирующий дисбаланс) будет равна нулю, а значит наша деталь сбалансирована, и при вращении вибрации не будет.

Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая. При первом способе не нужно вращать деталь — достаточно лишь качнуть ее. Второй способ применяется в случае более сложной неуравновешенности — так называемая моментная балансировка. При этом на деталь действует не одна сила F, а несколько. Поскольку силы приложены не в одной плоскости, то при вращении детали будет возникать момент, стремящийся повернуть ось вращения детали. Этот момент будет вращаться синхронно с деталью, что также приведет к появлению сильной вибрации, причем очень опасной. На практике статический или моментный дисбаланс никогда не применяются в чистом виде — только их сочетание.

При динамической балансировке нужно вращать балансируемую деталь и находить как минимум пару «тяжелых» мест и корректировать их. Этот способ требует применения специальных станков. Существует несколько вариантов динамической балансировки, и для каждого — свой станок. Но при любом способе важно установить деталь так, чтобы ось ее вращения точно совпадала с осью вращения в том узле, где она должна работать. Все вышесказанное в полной мере относится и к коленчатым валам.

Читать еще:  Двигатель 406 почему с катушке нет искры

Кстати, на автосборочных или авторемонтных предприятиях степень дисбаланса коленчатых валов определяют именно таким способом. А избавляются от этого явления путем снятия (высверливания или срезания) металла со щек или противовесов. Следует учесть, что балансировка коленвалов обычно производится в сборе с маховиком и ведущим диском («корзиной») сцепления. Вал устанавливается на станок подобно тому, как он установлен на автомобиле, закрепляется, и оператор осуществляет первый пуск. При вращении возникают центробежные силы от «тяжелых мест», датчики, установленные в опорных модулях станка, воспринимают эти силы, а датчик положения дает информацию о мгновенном положении вала. При первом пуске определяется исходное состояние вала, то есть величина и фаза дисбалансов. Затем устанавливается масса и положение «тяжелых мест». Оператору остается только высверлить лишний металл. После этого вал повторно проверяется, и, если дисбаланс находится в поле допуска, вал можно снимать со станка.

Как ни странно, при составлении перечня операций по механообработке, обязательных при капитальном ремонте двигателя, такая процедура, как балансировка коленчатого вала, для многих автовладельцев и даже механиков остается под вопросом. Стоит ли тратить деньги?

Безусловно! Смотрите сами: коленчатый вал весом 20 кг, получив эксцентриситет всего е=0,1 мм за счет прогиба вала, биения посадочного места под маховик, неправильной шлифовки, замены элементов, влияющих на дисбаланс (противовесы, поршни, шатуны, маховик, «корзина» сцепления) и при частоте вращения 6000 об./мин. создает центробежную силу, равную 7729 H (или 788 кг). Эта нагрузка через опоры силового агрегата передается на кузов и шасси, приводя к таким негативным последствиям, как: — увеличенный расход топлива; — падение «полезной» мощности; — уменьшение ресурса двигателя и других агрегатов; — повышенные вибрации и шум, которые плохо влияют на пассажиров и груз.

Качественная балансировка деталей увеличивает ресурс мотора как минимум на четверть, снижает расход топлива и уменьшает шум.

Как правило, коленчатые валы двигателей хороших зарубежных производителей тщательно балансируются на заводе методом модульных сборок. То есть все детали (коленвал, маховик, сцепление, передний шкив и пр.) соосны, сбалансированы сначала по отдельности, а потом и в сборе. Это дает возможность заменить любую составляющую без последующей балансировки. К слову, коленвалы массой до 10 кг имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30 г. Однако после любых механических повреждений, при шлифовке после деформации, при каком-либо «вмешательстве» в узлы (облегчение противовесов, маховика и т. д.) коленвалы требуют обязательной балансировки. А коленвалы отечественных производителей необходимо балансировать практически в любом случае. Все равно — новые они или уже поработавшие. Причем в худшую сторону отличаются валы ЗМЗ и при их балансировке иногда приходится браться не за дрель, а за «болгарку», снимая «лишний» металл чуть ли не килограммами!

Модульные сборки требуют особого подхода. Проводя балансировку таких валов заново, приходилось сверлить отверстия в маховике напротив заводских! В этом случае балансировка одного лишь маховика ничего не даст. Скорее всего, после коррекции он, будучи установлен на старый вал, даст еще большую вибрацию. Если же поменять маховик на новый, то последствия могут быть и вовсе непредсказуемы. Поэтому балансировать отдельные детали этого узла — дело неблагодарное. Для получения оптимального результата лучше не пожалеть сил и денег и отбалансировать весь коленвал методом модульных сборок.

Отдельно следует сказать о балансировке V-образных и других несимметричных коленчатых валов. Среди них — и валы рядных двигателей с нечетным количеством цилиндров. При установке такого вала без выполнения определенных правил на балансировочный станок мощная моментная составляющая сорвет его с опор при первых же оборотах. Дело в том, что масса противовесов у таких валов «привязана» к массе шатунно-поршневой группы. Поэтому на шатунные шейки надо установить втулки-компенсаторы определенной (с точностью до 1 г) массы. Эти параметры могут быть приведены в технической документации на двигатель или рассчитываются по специальной методике. К сожалению, для импортных коленвалов их можно только рассчитать. Очевидно, что времени на это уйдет немало, да и специалистов, которые могут это сделать, немного.

И все же постарайтесь избегать каких-либо вмешательств в конструктивные особенности узлов (облегчение и прочее), а при замене шатунно-поршневой группы, маховика, переднего шкива настоятельно рекомендуем обращаться к специальной литературе или консультироваться у специалистов.

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

Почему вибрация двигателя на холостых передается на кузов

Автомобиль как домашний питомец, постоянно требует к себе внимания. И когда он заболевает, нужно срочно его вылечить. Он может зачихать, не завестись и еще много чего может. Одной из распространенных болезней транспортного средства являются различные вибрации двигателя на холостых оборотах, которые могут передаваться на кузов.

Читать еще:  Характеристики двигателя хундай гетц

Признаки вибрации двигателя

На автомобилях премиум класса, особенно если двс многоцилиндровый вибрации на кузов могут не ощущаться. Все опоры, крепления, подушки сделаны из высококачественного материала. В связи с этим даже отключение одного цилиндра особо не вызывает вибраций на другие узлы. Мотор как бы обособлен от остальной части автомобиля.

Особенно на холостом проявляется вибрация двигателя на кузов у автомобилей отечественного производства. Также у машин иностранного производства с 4-ех цилиндровыми моторами отдача на остальные узлы ощущаются.

Таким образом, дисбаланс всегда передается на кузов, ручку коробки переключения передач. Рассмотрим, как выявить и устранить вибрации узлов двигателя на автомобиле своими руками.

Причины появления вибраций двигателя

Особенно сильная вибрация происходит, когда мотор неисправен или нарушена работа топливной системы. Несбалансированная работа может сопровождаться различными поломками узлов ДВС. Рассмотрим основные причины

Механика двигателя

Поломка механических частей, может вызывать вибрацию. В следствии прогара клапана появляются щели в камере сгорания, герметичность теряется. Воспламенение отдельно взятого цилиндра падает или полностью нарушается. Как известно из теории горения двигателя внутреннего сгорания, рабочий ход поршня производится за счет сжатия и воспламенения топливно-воздушной смеси. Должного сжатия не происходит и поджечь такую смесь не реально. Цилиндр теряет свою эффективность. Топливо не сгорает и уходит напрямую в глушитель через выпускные клапана. Дабы защитить катализатор на современных моторах, по норме экологии, отключают форсунку. Топливо перестает поступать в не рабочий цилиндр, снижается риск прогара катализатора и его спекания. В таких случаях чек на панели приборов начинает моргать, затем загорается постоянно. Чтобы форсунка вновь открылась, нужно заглушить и заново завести двигатель.

Прогар цилиндропоршневой группы (цпг) также является причиной вибрации двигателя. В камере сгорания нет герметичности, нет воспламенения. Все тоже самое.

Бывают случаи, когда поршневые кольца поворачиваются из-за дисбаланса и встает в ряд местом разрыва. При такой ситуации давление в цилиндре создаваться не будет.

Неправильно установленная фаза газораспределения приводит к нарушениям сгорания топлива в двигателе. Метки распредвала и коленчатого вала не стоят, клапаны открываются не вовремя, смесь горит плохо. Двигатель будет работать с дисбалансом и передаваться вибрация на кузов.

Нестабильность двигателя возникает при разбалансировке шатунно-поршневой группы, коленчатого вала. Балансировку проводят в специализированных сервисах, используя точные станки.

Если с повышением температуры появляется вибрация двс, следует проверить не уходит ли тосол. Он не должен выкипать, проверить сработку вентилятора охлаждения.

Небольшую вибрацию может создавать сам вентилятор охлаждения двигателя, особенно если он в налипшей грязи, глине. Стоить промыть его под давлением на автомойке. Дисбаланс может создавать также подшипник вентилятора.

Система топливоподачи

Банальная потеря давления в рампе форсунок может привести к вибрациям двигателя на холостом ходу. Топливные инжектора не выдают правильный распыл и мелко дисперсионную пыль. Такую смесь сжать и поджечь очень тяжело. Появляется сильная вибрация на холостых оборотах.

Большое значение нужно придать конденсату в топливе. Он берется на заправках с емкостей, где могут быть нарушены системы отвода ливневых вод. Нужно делать профилактические работы по осушению воды. Для этого можно приобрести различные средства, вытесняющие воду.

Грязь в топливной форсунке вызывает вышеперечисленный эффект. Двигатель будет трясти и передавать колебания на холостых оборотах. Чтобы этого избежать существует техническое обслуживание на 30000 км пробега. Оно включает в себя промывку форсунок химическими препаратами. Хорошо зарекомендовала себя бельгийская жидкость для чистки форсунок Wynn’s.

Погружной бензонасос также требует к себе повышенного внимания. Каждые 30000 км нужно менять фильтр грубой очистки, находящийся внутри насоса.

Фильтр тонкой очистки, находящийся как правило снаружи бака меняется каждые 15000 км. В нем скапливается вся грязь, отложения от горючего и вода с ржавчиной. Если не пренебрегать техническим обслуживанием топливной системы, неприятностей с вибрацией двигателя не будет.

Система управления двигателем

Современный инжекторный двигатель оснащен компьютером, который управляет всеми исполнительными механизмами, снимает показания датчиков, поддерживает работу холостых оборотов.

Если сам блок управления выйдет из строя, двигатель не запуститься, или будет работать с вибрацией. Может пропасть управляющий импульс на катушку и подаваться искра, или на форсунку, тогда не поступит топливо. Все это проверяется диагностикой в автосервисах. На панели приборов контрольная лампа будет моргать, а затем загорится постоянно. Существуют методы определения номера не работающего цилиндра самодиагностикой. Но лучше заехать в автосервис и проверить двигатель полностью на наличие механических повреждений, проблем с электроникой и топливной системой.

Читать еще:  Хороший двигатель duratec he

Датчики, установленные на инжекторном двигателе, поддерживают стехиометрический состав смеси, холостые обороты, уменьшают вибрацию, следят за детонацией. Если какой-то из датчиков неисправен и выдает неправильные показания, двигатель будет работать нестабильно. Немаловажную роль играет проводка моторного жгута, а также контакты, нарушение которых может приводить к вибрациям мотора. Частое явление нарушение контакта в разъемах датчиков. К примеру, проводка на ДМРВ у вазовских моторов часто окисляются. АЦП уходит в плюсовое значение и двигатель трясет.

Дополнительное и навесное оборудование

Тряску могут передавать различные ролики и крутящиеся части навесного оборудования. Генератор при разрушении подшипников будет давать сильную вибрацию на кузов. Не сразу можно понять, что дело не в самом двигателе. Также ведет себя помпа и различные ролики обводных ремней. Сами ремни плохого качества или изношенные дают скачкообразные колебания. Внутри ручейков ремня скапливается стружка от роликов что и вызывает вибрацию.

Опорные подушки двигателя при усталости, плохо демпфируют колебания. Нужно периодически их проверять в сервисе. Новые подушки могут быть из некачественного материала и не выполнять свою функцию сглаживания вибраций.

Еще одной причиной появления вибраций является задетая где-то на кочке защита двигателя. Она с некой частотой ударяется об картер мотора и создает неприятные ощущения, особенна по неровной дороге. Если на месте разогнуть защиту ломом не получается, приходится снимать и выпрямлять.

Разбалансировка колес

Балансировку колес желательно делать два раза в год между сезонами. К примеру, при замене зимних шин на летние и наоборот. При езде грузики с дисков слетают, балансировка нарушается, колеса бьют и складывается ощущение, что вибрация происходит от двигателя. При попадании колеса в яму, может образоваться шишка. Полимерный корд, применяющийся на легковых автомобилях деформируется внутри шины и образуется горочка, которая спотыкается и создает вибрацию.

Проверка дисбаланса двухмассового маховика

Механизмы современного двухмассового маховика (ДММ) заключены внутри неразборного корпуса, поэтому необходимо знать косвенные признаки и проявления его износа, по которым можно определить, может ли ДММ продолжать работу или уже выходит из строя.

Об износе ДММ однозначно говорят:

  • Вибрация при запуске двигателя (вплоть до легкого удара в районе рычага КПП);
  • Мягкий металлический стук на холостом ходу;
  • Затруднения при запуске двигателя, сопровождаемые вибрацией или непривычным легким стуком;
  • Вибрация при разгоне, особенно на второй-третьей передачах;
  • Легкий толчок от замыкания диска сцепления при включении повышенной передачи после разгона;
  • Вибрация при выключении двигателя (часто с легким стуком).

Скорость вращения коленвала существенно отличается в пределах небольшого времени

Если есть подозрение по части ДММ — не спешите снимать коробку передач, мы можем проверить его дисбаланс, подсоединившись к датчику коленвала осциллографом Постоловского. С его помощью мы получаем информацию о том, с какой скоростью стартер проворачивает двигатель в разные моменты времени, и если скорость вращения в пределах небольшого периода времени существенно отличается, значит маховик разбит и вносит дисбаланс в работу двигателя. Самые низкие обороты двигателя (около 200 об/мин) достигаются при помощи стартера, а при более высоких оборотах паразитные колебания становятся менее заметны.

Разберемся как это происходит: стартер раскручивает первичную массу ДММ, пружины внутри маховика сжимаются и приводят в движение вторичную массу, соединенную с коленвалом. Если маховик неисправен, то вторичная масса в разные моменты времени будет значительно ускорять или тормозить первичную, а значит невпопад тормозить или ускорять двигатель (этот процесс можно сравнить с поездкой на велосипеде, к которому резиновым жгутом привязан небольшой прицеп). В результате возникает резонанс, вызывающий шумы при старте.

Вторая сторона проблемы заключается в том что при работе двигателя блок управления (ЭБУ) не может откорректировать холостой ход, изменяя количество впрыскиваемого топлива, т.е. сбалансировать работу двигателя таким образом, чтобы при воспламенении в цилиндрах топливной смеси, на коленчатый вал передавалось одинаковое усилие. ЭБУ воспринимает реакцию коленвала на свои действия как неадекватную, поскольку не может плавно управлять его вращением. Поэтому может казаться что основной причиной возникновения вибрации на холостом ходу является нарушение работы топливной системы, а на самом то деле неисправен сам ДММ.

От попыток реставрации ДММ мы отказались и устанавливаем новые оригинальные маховики.

Проверку дисбаланса двухмассового маховика выполняем только на автомобиле. Стоимость проверки 750 грн.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector