Балансировочные валы двигателя принцип работы

Балансирные валы двигателя и их установка

Балансирные валы двигателя являются вполне типовым элементом среди многих автомобилей иностранного производства. Созданы они, как вы уже, наверное, догадались, для гашения вибрации двигателя, которая возникает в результате его работы. Мы попытаемся более подробно разобраться о принципе работе балансировочных валов, а также определить их недостатки.

Принцип работы балансирных валов

Балансирные валы устанавливаются парами, по разные стороны от коленвала с симметричным расположением. Насаживаются валы для балансировки на подшипники скольжения, которая обеспечивается смазкой мотора.

Коленчатый вал ДВС вращает балансирные валы. Один балансирный вал вращается в одну сторону, второй — в другую. Вращаются балансиры со скоростью, в два раза больше скорости вращения коленвала.

А знаете ли вы, что перенатяг дифференциала — это показатель динамики управления и проходимости по бездорожью.

Напряженная работа балансирных валов часто сопровождается усиленными рабочими нагрузками, вследствие которых выходят из строя подшипники, а также отдельные элементы привода. Быстрый износ или поломка деталей приводит к повышению уровня шума и вибраций, и как результат – обрыву привода.

Ремонтные работы по восстановлению работоспособности балансирных валов отличаются сложностью и дороговизной. Именно поэтому многие автовладельцы предпочитают вместо дорогой замены просто снять балансирные валы, а отверстия закрыть специальными заглушками.

Помимо всего прочего использование балансирных валов влияет на сложность конструкции самого автомобильного двигателя, а также на дороговизну его технического обслуживания.

Если все же есть необходимость произвести замену балансирного вала, вместе с новой деталью устанавливается новая цепь с приводом и нижняя шестерня коленвала.

Балансирный вал

Балансирный (уравновешивающий) вал — дополнительный элемент балансировки для снижения вибраций двигателя. В процессе работы кривошипно-шатунного механизма возникает инерция, которая становится результатом движения деталей ДВС и воздействия ряда других сил.
Двигатели внутреннего сгорания могут иметь разные схемы расположения цилиндров. Наиболее распространены:

• Рядная схема, когда оси цилиндров находятся в единой плоскости;
• Оппозитная схема означает, что оси цилиндров находятся под углом 180° в двух плоскостях;
• V–образная схема компоновки с осями цилиндров в двух плоскостях;

Встречаются схемы, когда оси цилиндров находятся в двух плоскостях под разным углом, а также аналогичная схема с дополнительным смещением на коленвале и т.д. От той или иной схемы напрямую зависит степень балансировки ДВС. Лучший баланс демонстрируют оппозитные двигатели. Неплохо сбалансированы рядные двигатели на 4 цилиндра с рабочим объемом до двух литров. V-образный мотор оптимально сбалансирован только под строго определенными углами между цилиндрами.

При работе ДВС возникают уравновешенные и неуравновешенные силы. К уравновешенным силам можно отнести силу давления газов и силу трения. Неуравновешенными силами является инерция, вес силового агрегата и т.д. Указанные силы получили название силы инерции второго порядка.

Как известно, чаще всего уравновешивание достигается путем установки противовесов на щеках коленвала. Такой способ работает, но не всегда позволяет качественно сбалансировать мотор зависимо от той или иной схемы расположения цилиндров.

Инерция возникает от возвратно-поступательного движения поршней и вращательного движения шатунов. Дополнительно присутствуют также силы инерции в продольной плоскости. Результатом воздействия этих сил становится вибрация ДВС, что приводит к повышенному уровню шумов, определенным нагрузкам на элементы двигателя, а также к преждевременному износу деталей и механизмов. Для решения этой задачи в конструкции рядных и других двигателей могут дополнительно к маховику использоваться балансирные валы.

Сила инерции второго порядка уравновешивается двумя балансирными валами, которые могут иметь противовесы. Валы вращаются как с одинаковой скоростью параллельно коленвалу, так и в два раза быстрее частоты вращения коленчатого вала, что зависит от конкретного мотора.

Балансирный вал является стержнем из металла, который имеет достаточно замысловатую форму с выточенными на нем пазами. Вал осуществляет постоянное вращение. Крутится вал в двух подшипниках скольжения. Смазывание данных подшипников реализовано через систему смазки ДВС.

Единственным способом дополнительного уменьшения вибрации ДВС является балансировка агрегата. Рядный четырехцилиндровый мотор получает неуравновешенные силы, которые возникают при движении масс с учетом той или иной частоты вращения коленвала. Величина инерции зависит от объема ДВС, с ростом объема силовой установки инерция увеличивается.

Балансировочный вал устанавливается на рядных четырехцилиндровых моторах с рабочим объемом выше двух литров. Стоит отметить, что установка таких валов приводит к заметному удорожанию конструкции и не особенно активно применяется на автомобилях даже среднего ценового сегмента.

Балансирные валы ставятся парами. Их зачастую располагают симметрично по обеим сторонам коленвала. Местом установки балансирных валов чаще всего становится картер двигателя, чтобы валы оказались ниже коленчатого вала ДВС. Получается, что указанные валы находятся под коленвалом, а местом их установки становится масляный поддон.

Балансирные валы имеют прямой привод от коленвала. Привод реализует вращение уравновешивающих валов в разные стороны.

Угловая скорость вращения балансиров удвоена. Привод может быть выполнен как отдельно посредством зубчатого редуктора или цепной передачи, так и представлять собой совокупность решений. Крутильные колебания от вращения самих валов гасятся пружинным гасителем колебаний, который размещен в приводной звездочке привода уравновешивающего вала.

В процессе работы и благодаря особенностям конструкции привода балансирные валы подвержены серьезным нагрузкам. Наиболее перегружены подшипники, которые расположены в противоположной от привода стороне. Имеет место их быстрый износ, который проявляется дополнительными шумами и появлением усиленных вибраций. В худших случаях может произойти обрыв приводной цепи. Дополнительным недостатком становится отбор мощности ДВС, которая расходуется на привод балансирных валов.

Балансировочные валы на TD 4

Не все владельцы дизельного Ленд Ровер Фриленедр 2 знают одну особенность устройства дизельного двигателя TD4. Дело в том, что 4-х цилиндровый дизельный двигатель на ФРИЛЕНДЕР 2 TD4 имеет низкий балансировочный эффект и по умолчанию подвержен значительным вибрациям, и от этого никуда не денешься – такова особенность всех дизельных ДВС. И именно 4-х цилиндровых. V-образные дизельные ДВС , а так же 6-ти цилиндрованные более сбалансированы при работе.

Немного поясним в что именно мы имем ввиду:

Например возьмем тот момент времени работы дизельного двигателя TD4, когда поршни 1-го и 4-го цилиндров находятся в верхней мертвой точке (ВМТ), если смотреть на рисунок приведенный выше то это два крайних поршня. В то время как поршни 3-го и 2-го цилиндров находятся в нижней мертвой точке (НМТ).

Силы возникающие при опускании поршней 1 и 4 отличаются от сил, необходимых для подъема поршней 3 и 2, такова физика процесса, и получается, что разность этих сил вызывает дисбаланс при вращении двигателя.

Поэтому для уравновешивания этих сил и внедрен механизм балансировочных (балансирных) валов, с целью создания противо-направленных сил, то есть, в двигателе TD4 эти силы компенсируются созданием противо-направленных сил. Для этого используются противовесы на балансирных валах.

Вращающиеся уравновешивающие валы создают противодействие для уравновешивания дисбаланса дизельного двигателя TD4, создаваемого компонентами двигателя возвратно-поступательного действия. А сам дисбаланс создается в 4-цилиндровом двигателе, потому что пары поршней перемещаются в противоположных направлениях во время рабочих тактов двигателя. И для того, чтобы уравновесить противодействующие силы парных поршней, масса уравновешивающих валов должна находиться в нижней мертвой точке (НМТ), в то время как пара поршней находится в верхней мертвой точке (ВМТ).

Для компенсирования изменяющихся сил противовесы должны находится в НМТ в то время, когда поршни перемещаются по направлению к ВМТ.

Так как такая ситуация наблюдается дважды на каждый оборот коленчатого вала, частота вращения балансирных валов в два раза больше частоты вращения коленчатого вала.

Сами балансирные валы устанавливаются ниже коленчатого вала и приводятся шестерней, которая расположена (комбинирована) в коленвал, расположенной вблизи противовеса (щеки) поршня третьего цилиндра.

Один балансирный вал приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя и вращается в противоположную сторону по отношению к направлению вращения коленчатого вала.

А вот второй балансирный вал приводится от первого балансирного вала и вращается в ту же сторону, что и коленчатый вал.

Зазор между шестерней коленчатого вала и блоком шестерен балансирных валов регулируется с помощью специального инструмента.

Для регулировки зазора необходимо использовать прокладки, которые устанавливаются между блоком цилиндров и корпусом узла балансирных валов.

А посему, в связи с тем, что ниже коленвала дизельного двигателя TD4 расположен еще и модуль балансирных (уравновешивающих) валов, нижняя часть блока-цилиндров дизельного двигателя TD4, удлинена так называемой насадкой поддона, или удлинителем.

И уж только на нее и прикрепляется сам поддон. Таким образом конструкция нижней части дизельного двигателя TD4 — усложнена вот таким бутербродом, что создает (на мой взгляд) лишние стыковые поверхности, которые уплотнены герметиком на заводе при сборке двигателя.

И что самое обидное, в процессе эксплуатации, со временем эти стыковые соединения дают течь масла из картерного пространства. И для дизельных двигателей ФРИЛЕНДЕР 2 – это довольно типичная проблема. Таким образом масло ДВС может подтекать не только через уплотнения поддона, но и через уплотнение удлинителя поддона и блока цилиндров. Для устранения данной течи приходится демонтировать все эти элементы, зачищать, и уж только потом переуплотнять новым герметиком. Наверное данное усложнение конструкции сводится к особенностям технологий производственного цикла – так наверное дешевле и проще, но практика показывает, что хлопот владельцам ФРИЛЕНДЕР 2 эта технология сборки создает достаточно много, судя по системным ремонтам в сервисной практике Ленд Ровер.

Контакты

Записаться в автосервис

Дорогие клиенты!

Мы запустили новое мобильное приложение!

Мы запустили новое мобильное приложение!

© Сервисный центр LR-West. Обслуживание, диагностика, ремонт всех моделей Ленд Ровер и Рендж Ровер, 2021

Почему мы?

Более 9 лет занимаемся VAG

На фото коллекция старых цепей ГРМ одного из наших мастеров за месяц!

Гарантия на работу

1 год или 20 000 км. Официально заверенная!

Только оригинальные запчасти VAG

Работаем с проверенным поставщиком запчастей

Специалисты по моторам TSI/TFSI профильной мастерской VAG-Rcast безошибочно диагностируют любую неисправность мотора 1.8 и 2.0 серии EA888 и предлагают оптимальные пути решения проблемы, будь то масложор, растяжение или перескакивание цепи ГРМ, любая другая неисправность или предпосылки к ней.

Мы предлагаем только самые качественные и долговечные запчасти, потому что опираемся на собственный многолетний опыт. Моторы после ремонта у нас радуют владельца долгим ресурсом без типичных для большинства проблем.

Доверяйте свой Volkswagen, Audi, Skoda или Seat c моторами TSI/TFSI профессионалам чтобы забыть и никогда не сталкиваться с типичными проблемами двигателей этой серии.

Производители

На рынке можно найти модели рассматриваемых устройств различных компаний, как зарубежных, так и отечественных.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Из наиболее популярных производителей клапанов балансировки можно выделить бренды BROEN (Дания) и Danfoss (Дания), а также Vexve (Финляндия), GIACOMINI (Италия), ADL (Россия) . Рассмотрим подробнее некоторых из них.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Комплект BROEN BALLOREX DP и BALLOREX FODRV 50

BROEN – это компания из Дании. Её серия Ballorex Venturi представлена высокоточными ручными клапанами балансировки. Это устройства, представляющие собой, во-первых, вентиль с настройкой ручного типа, во-вторых, запорный шаровой кран.

p, blockquote 19,0,0,1,0 —>

Серия Ballorex DP – это автоматические балансировочные вентили . Они монтируются на контуре обратки и обеспечивают требуемый перепад давления при разных нагрузках на кольце циркуляции. Из-за наличия зональной настройки баланса возможен запуск устройств в несколько этапов. С применением автоматических моделей различные шумы, вызываемые повышенным давлением, удаляются.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Vexve – это лидирующая финская компания, которая поставляет на рынок трубопроводную арматуру с 1960 года. На сегодняшний день 80 % всей продукции идёт на экспорт в Италию, Германию, Чехию, Россию, Китай, Литву и другие страны.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Danfoss – это компания из Дании, которая с 1933 года занимается производством и выпуском клапанов балансировки статического и динамического типов для разных трубопроводных магистралей инженерного оснащения зданий (отопительных систем, холодного и горячего водяного снабжения вентиляционных и кондиционирующих устройств, горячего и холодного водопроводов). Данфосс – это бесспорный лидер на рынке многих стран, включая РФ.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

GIACOMINI берёт своё начало в 1951 году. Это итальянский производитель с товарным оборотом около 170 млн. евро, из которых 80 % приходится на зарубежные рынки. Компания имеет три завода в Италии, 18 международных филиалов, 900 сотрудников и каждодневно обрабатывает 90 тонн латуни. Эти показатели ставят GIACOMINI в один ряд с лидерами мирового масштаба в своей сфере выпуска элементов и систем для обогрева, водяного снабжения для использования в жилом и промышленном секторах и сфере услуг.

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

ADL является отечественным производителем в области разработки, производства и поставок инженерного оборудования для секторов ЖКХ и строительства. Компания основана в 1994 году. Её продукция проходит 100 % контроль качества в соответствии с действующей нормативно-технической документации.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Ручной балансировочный клапан VIR 9505 и автоматический ГРАНБАЛАНС® КБА

Балансировочный клапан для системы отопления – это довольно полезный и востребованный прибор. Однако устанавливать его требуется с умом. Допустим, на нефункционирующие контуры, настроенные при помощи шайб, данный вентиль монтировать нерационально. В случае демонтажа, когда к контурам добавляются новые устройства отопления или ведётся новое строительство, для регулировки необходимо пользоваться балансировочными клапанами.