Англійські мотоцикли
Одноциліндровий балансир колінчастого вала
1) вібрації
Вібрації виникають внаслідок того, що двигун містить обертові елементи (маси колінчастого вала) та поршневі елементи (поршень).
Шатун складається з обертового елемента (великий кінець), альтернативного елемента (малого кінця) та напівобертаючого - напів поршневого гібридного елемента (корпус шатуна).
Отже, розвинені рухи інерції не мають однакової природи і навіть є антагоністичними:
- регулярна інерція обертання колінчастого вала та великого кінця,
- неправильна інерція для поршня та шатуна мала, оскільки їх швидкість дорівнює нулю в мертвих точках і з важливими прискореннями та уповільненнями між двома верхніми та нижніми мертвими точками та інерцією, іноді позитивною, а іноді і негативною, залежно від того, чи поршень опускається вниз або навісний,
- інерція ще більш складна і яка є сумішшю двох інших для корпусу шатуна.
Врівноваження обертових мас відносно просто. Проблемою є інші альтернативні та гібридні маси.
3) Балансування
Що таке балансування колінчастого вала: На відміну від того, що можна подумати, маючи на увазі балансування автомобільного колеса, балансування колінчастого вала складається з вимірювання або виправлення його коефіцієнта балансування.
Балансуючим коефіцієнтом є співвідношення між масою сторони колінчастого вала B (кривошипа) і масою його сторони A (дисбаланс), але воно визначається двома способами:
- Статичний балансуючий коефіцієнт, який враховує вагу оголеного колінчастого вала, вагу шатуна та валу поршня;
- Динамічний (обертовий) коефіцієнт балансування, який враховує вагу оголеного колінчастого вала, а також вагу великого кінця.
Див. Ескіз на фіг. 1: Pv = вага оголеного колінчастого вала; Pb = вага шатуна; Pp = вага повного поршня
Загальна вага колінчастого вала для визначення статичного коефіцієнта становить Pt = Pv + Pb + Pp
Pb1 - розрахункова вага великого кінця
Таким чином, загальна вага колінчастого вала для визначення динамічного коефіцієнта становить Pt1 = Pv + Pb1
Як розрахувати статичний коефіцієнт балансування:
- 2 способи роботи (див. Ескіз РИС. 2):
або встановіть колінчастий вал на нові підшипники і покладіть колінвал на флакони, щоб він міг легко повертатися;
або поставте колінвал на дві ножові рейки, ідеально горизонтальні, щоб колінвал міг легко працювати:
- колінчастий вал повинен, природно, розташуватися, беручи до уваги перепади маси, з вертикальним колінчатим штифтом у високому положенні:
- Потім різницю в масі потрібно подолати, завантаживши поршень додатковою масою (гайки, гвинти тощо), щоб при досягненні рівноваги колінчастий вал міг залишатися нерухомим незалежно від положення кривошипа.
- Зважте цю масу, яка буде називатися додатковою масою Падда.
Коефіцієнт балансування визначається за формулою Fst = (Pt - Padd)/(Pt + Padd) x 100%
Приклад: оголений колінвал від нестандартного позашляховика G80CS важить 11750 г, обладнаний шатун 640 г і комплектний поршень 610 г;
Pt = 11750 + 640 + 610 = 13000 г. Коли вимірювали додаткову масу, це становило 1857 г;
коефіцієнт Fst тому (13000 - 1857)/(13000 + 1857) X 100% = 11143/14857 x 100% = 75%
Тепер ми хочемо збільшити продуктивність двигуна, потужність, максимальний крутний момент і швидкість.
Збільшення робочого об'єму = збільшення потужності та крутного моменту,
Збільшення кількості поворотів = зменшення ваги віло.
Поршень переходить від 86 мм до 90 мм із кованим поршнем G50 (економія ваги між кованим та литим поршнем), а оригінальний шатун замінений на коротший шатун CARRILLO на 12,7 мм.
Вага поршня = 520 г, а вага шатуна = 540 г, тобто зменшення ваги на 190 г.
Якщо ми ніяк не рухаємо колінчастий вал, новий коефіцієнт Fst опускається на 72,8% нижче початкового, що змістить максимальний крутний момент на трохи нижчі обороти, але це повинно відбуватися за рахунок швидкості. Максимально можливе обертання . Але, як в той же час, ми зменшили вагу колінчастого вала, а також інерції, створювані новим поршнем і новим шатуном, двигун буде приймати набагато кращі обороти, з кращим положенням максимального крутного моменту для пікапи.
Якщо, з іншого боку, ми були задоволені початковим положенням максимального крутного моменту, і якщо ми хочемо отримати більшу швидкість обертання, тоді буде потрібно повернутися до початкового коефіцієнта Fst, тобто полегшити оголений колінчастий вал ( його вага Pv) такого значення, щоб змусити цей коефіцієнт повернутися з 72,8 до 75%.
Найпростіший спосіб - видалити матеріал, свердливши, діаметрально протилежний колінчастому боці A-сторони, на відстані половини ходу, від центру колінчастого вала, до колінчастого вала. У цьому випадку отримати вагу чіпси 190 г, тобто об’єм від 24 до 25 см3 -
(Див. Ескіз РИС. 3).
- Іноді з міркувань геометрії або об’єму необхідно зробити кілька отворів. Тут знову слід дотримуватися певних правил:
Отвори, які не знаходяться в площині кривошипа, повинні мати однакові розміри, під однаковим кутом по обидві сторони від горизонтальної осі та з однаковим радіусом.
Для математиків необхідно дотримуватися наступної формули (теорія моментів рівноваги):
- або: * Зменшення ваги поршня та шатуна Ao у г
* А1 освітлення в г напроти кривошипа в радіусі R1 мм
* Освітлення А2, розташоване по обидва боки від горизонтальної осі радіусом R2 мм і з кутом T °
* C Обведення в мм
Формула = Ao x 0,5 x C = (A1 x R1) + (2 x A2 x R2 x CosT °)
Динамічне балансування:
Бажана мета буде точно такою ж, як і у статичної, але оскільки вимірювання проводиться без поршня та частини шатуна, то коефіцієнт балансування Fdy буде менше, ніж Fst.
Наприклад, для MATCHLESS G80CS: Fst а 75% та Fdy а 63,7%.
Визначення дисбалансу є більш точним при динамічному вимірюванні, ніж при статичному, але воно вимагає набагато складнішого обладнання, зарезервованого для професіоналів.
Як висновок:
Перед будь-якими роботами на колінчастому валу необхідно знати дані виробника з точки зору балансування, статичного чи динамічного, а потім зважити кожен елемент.
Згодом це питання спроб і помилок, знаючи, що:
- У порівнянні з початковим коефіцієнтом балансування, збільшення цього коефіцієнта дозволяє підвищити швидкість обертання, але максимальний крутний момент, що знаходиться більше в обертах - зворотний ефект дає протилежні ефекти.
- Освітлення колінчастого вала дозволяє збільшити швидкість його обертання, але супроводжується полегшенням поршня і шатуна,
- Збільшення ходу знижує положення максимального крутного моменту, зменшення виробляє зворотний ефект.
Тоді все є питанням компромісу.
Жан-Поль АЛТАЙРАК 1 січня 2007 р
Посилання на інші сторінки, що говорять про балансування: