Балансировка МеМЗ-968. Калькулятор

БАЛАНСИРОВКА МеМЗ 968

КАК? и ПОЧЕМУ?

КАЛЬКУЛЯТОР

• 

  
  

  Детали кривошипно-шатунного механизма совершают три вида движения: вращательное (коленвал,распредвал и т.д.), возвратно-поступательное (поршни) и сложное (шатун). При изменении скорости движения возникают силы инерции, которые возрастают пропорционально квадрату скорости. Изменение веса деталей не так сильно влияет на величину возникающих нагрузок как изменение скорости. Т.е. если облегчить поршень на 25%, то и нагрузки снизятся на 25%. А если поднять обороты на 25% (например с 4000 до 5000), то нагрузки увеличатся на 56%.

• Двигатель V-4 Запорожца не может быть сбалансирован за счёт одного лишь коленвала - балансирный вал обязателен. Силы инерции от движущихся деталей находятся в разных плоскостях и потому рассматривать нужно не сами силы, а моменты от этих сил по отношению к центру мотора.

• Балансирный вал (БВ) расположен на уровне середины (примерно) хода поршней. Именно там в горизонтальной плоскости возникают наибольшие моменты от двух пар сил, которые пытаются повернуть мотор вокруг вертикальной оси то в одну, то в другую сторону. Одна пара сил это инерция от движения возвратно-поступательных масс (ВПМ) 1-го и 3-го цилиндров, вторая от 2-го и 4-го. Силы инерции ВПМ достигают наибольших значений в момент изменения направления движения, в верхней и нижней мёртвых точках. При этом направление сил инерции не меняется - до и после ВМТ силы инерции направлены вверх, а до и после НМТ вниз. Это обусловлено тем, что перед верхней мёртвой точкой ВПМ замедляются - ускорение направлено против направление движения, а после неё ускоряются - ускорение совпадает с направлением движения. Силы же инерции всегда направлены в сторону противоположную ускорению.

• В те моменты, когда поршни достигают своих максимальных скоростей и происходит переход от увеличения скорости к уменьшению скорости - силы инерции равны нулю (происходит изменение направления сил инерции).

• Поэтому можно выделить два наиболее удобным момента времени для понимания роли БВ - это моменты времени наибольших и наименьших сил инерции от ВПМ. Соответственно: “Момент времени 1” - это 0⁰ и 180⁰ поворота коленвала; “Момент времени 2” - это 90⁰ и 270⁰.

• В Мв1, под действием сил инерции от вращения, передний и задний грузы БВ - каждый через плечо 0,5 длины БВ (расстояние между грузами) - создают вращательный момент в горизонтальной плоскости относительно центра мотора и таким образом противодействуют максимальной величине сил инерции от “первой” половины веса ВПМ, которые в этот момент действуют в этой же плоскости.

• В Мв2 грузы БВ повернулись в противоположную коленвалу сторону на 90⁰ и противодействуют в вертикальной плоскости таким же по величине моментам, но уже от коленвала, так как инерции от “второй” половины веса ВПМ (поршень+палец+кольца+стопоры+верхняя головка шатуна) противодействует коленвал. Для чего на заводе его должны были балансировать с грузами массой 810 гр, которые надеваются на шатунные шейки и учитывают 100% веса вращающихся масс (ВРМ = нижняя головка шатуна+гайки+контргайки+вкладыши) и 50% веса ВПМ.

• Т.е. в формуле “810гр = 1,0хВРМ+0,5хВПМ+5гр масла” НЕТ коэффициента 0,5, который может иметь и какую-то другую величину! Это простая логика - одну половину сил от “поршней” уравновешивает коленвал, вторую балансирный вал, а потом они уравновешивают друг друга.

• По моим измерениям:

 - расстояние между грузами БВ - 400 мм;

 - расстояние между цилиндрами - 125 мм;

Разница 3,2. Она задаёт соотношение между силами инерции от грузов БВ, половины веса ВПМ и противовесов коленвала.

• При изменении веса деталей кривошипно-шатунного механизма требуется вычислить новый вес грузов (bobweights) для балансировки коленвала коленвала и новый крутящий момент от груза балансирного вала. Для этого я предлагаю воспользоваться калькулятором, который я сделал в гугл таблице:

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1X2QXLmt5ydp-n464K9kJKbpP6toGIVHWrXNUHz3Fw-I/edit?usp=sharing

• Если у кого-то возникли вопросы, готов ответить. Буду рад конструктивному обсуждению данной темы.