Jump to content

Балансировочный вал

Балансирный вал в двигателе Ford Taunus V4 .

Балансировочные валы используются в поршневых двигателях для снижения вибрации за счет устранения несбалансированных динамических сил. Валы противовеса имеют эксцентриковые грузы и вращаются в противоположном друг другу направлении, что создает результирующую вертикальную силу.

Балансировочный вал был изобретен и запатентован британским инженером Фредериком Ланчестером в 1907 году. [1] [2] Чаще всего он используется в рядных четырехцилиндровых двигателях и двигателях V6, используемых в автомобилях и мотоциклах.

Вертикальный балансир сил Ланчестера. Эксцентриковые массы имеют маркировку «C» и «D».

Принцип работы системы уравновешивающих валов заключается в том, что два вала с одинаковыми эксцентриковыми грузами вращаются в противоположных направлениях со скоростью, вдвое превышающей скорость двигателя. Фазировка валов такова, что центробежные силы, создаваемые грузами, компенсируют вертикальные силы второго порядка (при удвоенной частоте вращения двигателя ), создаваемые двигателем. [3] Горизонтальные силы, создаваемые балансирными валами, равны и противоположны и поэтому нейтрализуют друг друга.

Балансировочные валы не уменьшают вибрации, испытываемые коленчатым валом . [4]

Приложения

[ редактировать ]

Двухцилиндровые двигатели

[ редактировать ]

Во многих мотоциклетных двигателях, особенно в двигателях с параллельными сдвоенными валами , используются системы уравновешивающих валов, например, двигатели Yamaha TRX850 и Yamaha TDM850 имеют коленчатый вал с углом поворота 270° и балансирным валом. Альтернативный подход, используемый в BMW GS с параллельными сдвоенными двигателями , заключается в использовании «фиктивного» шатуна, который перемещает шарнирный противовес.

Четырехцилиндровые двигатели

[ редактировать ]
Механизмы газораспределения на двигателе Ford Taunus V4 . Балансировочный вал движется от маленькой шестерни слева (большая шестерня предназначена для распределительного вала , заставляя его вращаться со скоростью вдвое меньшей скорости коленчатого вала).

Балансировочные валы часто используются в рядных четырехцилиндровых двигателях для уменьшения вибрации второго порядка двигателя (вертикальная сила, колеблющаяся со скоростью, вдвое превышающей обороты ), которая присуща конструкции типичного рядного четырехцилиндрового двигателя. Эта вибрация возникает из-за того, что движение шатунов в рядном четырехцилиндровом двигателе с равномерным включением не симметрично на протяжении всего вращения коленчатого вала; таким образом, в течение заданного периода вращения коленчатого вала нисходящие и восходящие поршни не всегда полностью противоположны в своем ускорении, вызывая результирующую вертикальную силу дважды за каждый оборот (которая увеличивается квадратично с увеличением числа оборотов в минуту). [5]

Уровень вибрации также увеличивается с увеличением объема двигателя, в результате чего балансирные валы часто используются в рядных четырехцилиндровых двигателях с рабочим объемом 2,2 л (134 куб. Дюймов) или более. Как увеличенный ход , так и диаметр отверстия вызывают повышенную вторичную вибрацию; больший ход увеличивает разницу в ускорении, а больший диаметр увеличивает массу поршней.

Ланчестерская конструкция систем балансировочных валов была усовершенствована в Mitsubishi Astron 80 , рядном четырехцилиндровом автомобильном двигателе, представленном в 1975 году. Этот двигатель был первым, в котором один балансирный вал располагался выше другого, чтобы противодействовать паре качения второго порядка (т.е. примерно на оси коленчатого вала) из-за крутящего момента, создаваемого инерцией, вызванной увеличением и уменьшением частоты вращения двигателя. [6] [7]

В четырехцилиндровом двигателе силы компенсируются поршнями, движущимися в противоположных направлениях. Поэтому балансировочные валы не нужны в четырехцилиндровых двигателях.

Пятицилиндровые двигатели

[ редактировать ]

Балансировочные валы также используются в рядных пятицилиндровых двигателях, таких как GM Vortec 3700 .

Шестицилиндровые двигатели

[ редактировать ]

В рядном шестицилиндровом и оппозитном шестицилиндровом двигателе силы качания естественным образом уравновешиваются, поэтому уравновешивающие валы не требуются.

Двигатели V6 по своей сути несбалансированы, независимо от угла наклона V-образного цилиндра. Любой рядный двигатель с нечетным числом цилиндров имеет первичный дисбаланс , вызывающий сквозное раскачивание. Поскольку каждый ряд цилиндров в V6 имеет три цилиндра, каждый ряд цилиндров испытывает это движение. [8] Балансировочные валы используются в различных двигателях V6 для уменьшения раскачивания.

Восьмицилиндровые двигатели

[ редактировать ]

Примерами являются двигатель Mercedes-Benz OM629 и Volvo B8444S . [9]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «Фредерик Уильям Ланчестер, 1868–1946» . Некрологи членов Королевского общества . 5 (16). Королевское общество: 761. 1948. doi : 10.1098/rsbm.1948.0010 . ISSN   1479-571X .
  2. ^ Фредерик Уильям Ланчестер (31 октября 1912 г.). «US1163832A — Средства балансировки для поршневых двигателей» . Гугл Патенты . Проверено 3 апреля 2021 г.
  3. ^ «Балансировка двигателя и балансировочные валы» . www.zz Performance.com . Проверено 20 августа 2019 г.
  4. ^ «Взвешивание преимуществ балансировки двигателя» . www.babcox.com . Архивировано из оригинала 24 февраля 2009 года . Проверено 12 декабря 2004 г.
  5. ^ «Встряхивающие силы двух двигателей». Архивировано 15 июля 2010 г. в Wayback Machine , Витторе Коссалтер, Dinamoto.it.
  6. ^ Карни, Дэн (10 июня 2014 г.). «Раньше они были автопроизводителями» . Великобритания: Би-би-си . Проверено 1 ноября 2018 г.
  7. ^ Надель, Брайан (июнь 1989 г.). «Закон о балансе». Популярная наука . п. 52.
  8. ^ «Физика: углы расположения цилиндров двигателя» . www.caranddriver.com . 14 января 2011 года . Проверено 22 августа 2019 г.
  9. ^ «Двигатель Volvo B8444S/Yamaha 4.4 V8» . австралийский автомобиль.обзоры . Проверено 29 декабря 2022 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a00f5defcad32390f0891ef64856c234__1695452700
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a0/34/a00f5defcad32390f0891ef64856c234.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Balance shaft - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)