Закрыть
Войдите используя аккаунт ДП:
Запомнить меня
Вы можете войти как участник:

Мы вышлем его на почту:

Балансировка при ремонте ДВС

31.03.11

ОЛЕГ ВАГАНОВ, ведущий специалист ООО «Мотортехнология»

Ремонт двигателя внутреннего сгорания (ДВС) невозможен без балансировочного станка и соответствующих знаний у автомехаников. Сегодня в открытых источниках можно обнаружить лишь ГОСТы, на которые следует ориентироваться при ремонте. Информация, касающаяся непосредственно балансировки коленчатого вала (маховика, корзины сцепления, демпфера), содержится только в специальной научной литературе.

Обычно в учебниках приводятся сложные математические расчеты и отсутствуют примеры, приведенные из практики. Тем не менее во время ремонта возникают вопросы, которые в подобной литературе не рассматриваются. Один из них: нужно ли проводить балансировку коленчатого вала после шлифовки?

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ

Рассмотрим все этапы балансировки коленчатого вала, которые выполняются при его ремонте. В качестве примера возьмем коленчатый вал рядного шестицилиндрового дизельного двигателя МВ 603.973. Допустимый дисбаланс завода-изготовителя на этот вал – 100 гмм. Завод-изготовитель проводит достаточное количество экспериментов для того, чтобы найти компромисс между допустимым значением дисбаланса для нормальной эксплуатации двигателя и себестоимостью производства для обеспечения данного допуска. В результате возникает эта цифра. Для сравнения: допустимый дисбаланс завода-изготовителя на коленчатый вал двигателя ЗМЗ – 406–360 гмм. Чтобы понять, из чего складываются эти цифры, вспомним простую формулу из курса физики. Для вращательного движения сила инерции равна:

F = m . r . w2 = m . r . ( ð . n )2,

30 где:

m неуравновешенная масса, кг

r радиус вращения, м

w угловая скорость вращения, рад/с

n частота вращения, об/мин.

Подставляем цифры в формулу и принимаем частоту вращения от 1000 до 10 000 об/мин. Получаем следующее:

F1000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х1000/30)2 = 1,1 Н

F2000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х2000/30)2 = 4,4 Н

F3000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х3000/30)2 = 9,9 Н

F4000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х4000/30)2 = 17,55 Н

F5000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х5000/30)2 = 27,4 Н

F6000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х6000/30)2 = 39,5 Н

F7000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х7000/30)2 = 53,8 Н

F8000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х8000/30)2 = 70,2 Н

F9000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х9000/30)2 = 88,9 Н

F10000 = 0.1 х 0,001 х (3,14х10000/30)2 = 109,7 Н

Очевидно, что данный мотор никогда не выйдет на частоту вращения 10000 об/мин., расчет был произведен для того, чтобы оценить необходимость балансировки при увеличении частоты вращения. На основе расчета можно убедиться, что дисбаланс 100 гмм – это действительно жесткий допуск для данного двигателя, поэтому нет необходимости делать его еще жестче. Итак, коленчатый вал был предварительно отшлифован, а затем попал на балансировку. При измерении дисбаланса специалисты получили следующие данные. На рисунке 1 мы видим, что дисбаланс на левой плоскости равен 378 гмм, а дисбаланс на правой плоскости равен 301 гмм. То есть условно можно принять, что общий дисбаланс на вал получается 679 гмм, что почти в 7 раз превышает допуск, заложенный заводом-изготовителем. Вернемся к расчетам для того, чтобы понять, почему получились такие цифры. Допустим, вес вала составляет 20 кг (этот вес очень близок к истине для шестицилиндрового коленчатого вала), а его остаточный дисбаланс – 0 гмм (что является полной утопией). Допустим также, что шлифовщик это вал отшлифовал в ремонтный размер. Но во время его установки он сместил ось вращения от оси инерции всего на 0,01 мм (у шлифовщика не совпали старая и новая оси вращения всего на 0,01 мм), в итоге получился дисбаланс в 200 гмм. А если учесть, что у любого заводского вала всегда присутствует дисбаланс, результаты могут быть еще хуже, к тому же не всегда завод-изготовитель выдерживает свои же допуски. Поэтому те цифры, что мы получили, не являются из ряда вон выходящими, а составляют норму после шлифовки вала. Совершенно излишне требовать от шлифовальщика, чтобы 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, иногда приходится утяжелять противовесы, что бывает в редких случаях. Остаточный дисбаланс по левой плоскости составляет 7 гмм и 4 гмм – по правой плоскости, то есть общий дисбаланс на вал – 11 гмм. Работа проведена с наибольшей точностью на стандартном балансировочном станке. Добиваться подобных результатов при балансировке после шлифовки вала не нужно, требований завода-изготовителя вполне достаточно.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ БАЛАНСИРОВКА

Не менее важен вопрос, связанный с необходимостью балансировки переднего демпфера (шкива), маховика, корзины сцепления. Обратимся к специальной литературе по ремонту. Рекомендации ЗМЗ, например, на допустимый дисбаланс этих деталей составляют: на шкив передний с демпфером – 100 гмм, на маховик –150 гмм, на корзину сцепления – 100 гмм. Стоит учитывать, что все эти детали балансируются отдельно от вала (то есть на оправках) и коленчатый вал в сборе на современных моторостроительных заводах в серию не балансируется. Значит, при установке вышеперечисленных деталей на коленчатый вал остаточный дисбаланс изменится, так как совпадение осей вращения практически невозможно. Как показывает практика, эти детали вносят ощутимый вклад в дисбаланс коленчатого вала, и дисбаланс каждой этой детали существенно перекрывает допуски на остаточный дисбаланс. Так, цифра 150–300 гмм – норма для переднего шкива (демпфера), 200–500 гмм – для маховика, 200–700 гмм – для корзины сцепления. И это относится не только к деталям от отечественных автомобилей. Примерно такие же цифры получаются и у деталей от иномарок. Существует важное условие: после балансировки деталей по отдельности нужно провести балансировку в сборе, которая осуществляется на последнем этапе. Предварительная балансировка по отдельности также обязательна. Это нужно, чтобы в случае, если выйдет из строя маховик или сцепление, не пришлось снимать колено для повторной балансировки.   Итоговый дисбаланс коленчатого вала в сборе – 37 гмм. При этом следует учесть, что вес вала в сборе был около 43 кг. Выполнив балансировку коленчатого вала в сборе, не стоит забывать о развесовке поршней и шатунов. Причем развесовка шатунов осуществляется не по весу, а по центру масс, так как разница в весе этих деталей также вносит свой вклад в дисбаланс двигателя и строго регламентируется заводом-изготовителем. Многие автомеханики утверждают, что собранные ими моторы работают даже в том случае, если балансировка не производилась. И они по-своему правы. Каждый специалист может привести несколько примеров, когда моторы 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 и т. д. Но наравне с этим никто не станет оспаривать то, что цилиндры нужно хонинговать, а не точить, как раньше, использовать хон-бруски, а не обычную шкурку, чтобы нанести сетку. Так почему, следуя одним требованиям завода-изготовителя, автомеханики часто пренебрегают другими? Ведь балансировка вместе с выполнением остальных требований по ремонту дает уверенность в том, что отремонтированный 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.

Понравилось?

Детали, узлы, агрегаты