Данную тему хочу осветить, так как она может быть полезна многим.
При ремонте, доработке шатунно-поршневой группы нужно уделять внимание не только ее развесовке (выравнивание по весу), но и балансировке шатунов.
Почему шатуны нельзя просто выровнять по весу? А все потому, что они совершают сложные движения, вращательно-поступательные. А именно, нижняя головка шатуна (та что крепится к коленчатому валу) вращается и не может быть рассмотрено как простое тело, которое можно развесить на простых весах.
Так для чего нужна балансировка шатунов?
Для того что бы центр масс был у всех шатунов в одной точке, для этого подгоняются по весу верхние головки на всех шатунах и нижние соответственно. Если центр масс будет разный, то силы, действующие на коленовал, на поршень и на цилиндр будут разные. Как следствие вибрации, снижение мощности мотора, так как идет потери из за вибрации и т.д. И самое главное, если использовать такой мотор часто на повышенных оборотах, как вы наверное догадываетесь он попросту долго не прослужит.
Для балансировки шатунов нужно смастерить стенд. Вариантов может быть много.
Вариант с подвешиванием на цепочке. Одна головка подвешивается, другая становится на весы через маленький штатив, закрепленный на весах, сами весы тоже должны быть закреплены.
Либо вариант со втулками
Принцип виден на фото.
Прежде чем проводить какие то работы с шатунами нужно проверить их геометрию, возможно за них и браться уже не стоит. Нижние головки может вытянуть, они становятся яйцом. Проверять лучше всего в конторах по ремонту коленвалов.
Так же часто бывает, что нижняя крышка не совсем сходится с шатуном, и имеется выступ, хоть и очень маленький. Он может помешать нормально произвести балансировку. Для таких случаев стенд нужен с использованием двух маленьких подшипников или втулок. Пример такого стенда показан на 5 фото. Разъем шатуна не попадает на втулки.
У меня с таким проблем нету, поэтому я сколхозил на скорую руку следующую конструкцию =)))
Штатив для нижней головки жестко закреплен к столу и не подвижен. На ось закреплен подшипник качения. Подшипник нужен очень хороший, свободно вращающийся. иначе показания будут постоянно разные.
Штатив для второй головки приклеил к весам. Весы пришлось купить, свои давно сломались, а взять уже не у кого.
Как видно на первом фото, оси головок должны быть на горизонтальном уровне.
Главный принцип — это постоянство показаний при многократном снятии и установки шатуна на стенд — иначе толку вообще не будет.
Если показания разнятся на одном шатуне, то нужно дорабатывать, исправлять стенд. Добившись стабильности показаний, можно приступать.
Первоначально нужно отыскать самую легкую головку, и под это вес обтачивать остальные.
Процедуру можно облегчить, развесить только верхние головки. Далее можно просто подогнать все шатуны по одному весу, стачивая метал только с нижних головок. Для уверенности, потом можно проверить отдельно и нижние головки. Если все сделано правильно то их вес будет одинаковый.
Ну вот фото самого процесса, а точнее только взвешивание =)
СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ШАТУНА, заключающийся в том, что регулируют положение его центра масс, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности балансировки, оси привеса и качания шатуна как физического маятника совмещают с осями его поршневой и кривошипной головок.
РЕСПУБЛИК,Ш С 01 М 1/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”
К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ (21) 2947951/25-28 (22) 30.06.80 (46) 23.09.84. Бюл. Ф 35 (72) В.В.Котляров, Г.Т.Нечунаев и М.А.Миселев (71) Ленинградский машиностроительный завод "Звезда" (53) 620.1.05:531.24(088.8) (56) 1. Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. ГОСТ 22061-76, с . 64 .
2. Основы балансировочной техники.
Под ред. В.А.Щепетильникова. M., Машиностроение", 1975, т. 1, с.430 (прототип). SU„„! ) 14907 A (54) (57) СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ШАТУНА, заключающийся в том, что регулируют положение его центра масс, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности балансировки, оси привеса и качания шатуна как физического маятника совмещают с осями
его поршневой и кривошипной головок.
Редактор P Öèöèêà Техред М.Кузьма Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö
Заказ 6758/28 Тираж 822 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий
113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при балансировке шатунов поршневых машин.
Известен способ балансировки шату- 5 на, заключающийся в том, что регулируют положение его центра масс путем изменения веса поршневой и кривошипной головок, при этом вес кривошипной головки приводят к весу технологической втулки, устанавливаемой на кривошип при его балансировке f.13.
Недостатком известного способа является низкая точность балансировки, обусловленная тем, что не устра- 15 няются тангенциальные инерционные силы, действующие на поршень от поршневой головки шатуна при его колебательном движении вокруг оси кривошипа. 20
Наиболее близким к изобретению является способ балансировки шатуна, заключающийся в том,что регулируют положение центра масс шатуна, совмещая положение его главной точки с осью его кривошинной головки. За главную точку шатуна в этом случае принимается центр масс шатуна со.вместно с присоединенными к нему звеньями при условии, что их массы 30 сосредоточены в точке их присоединения t2l.
Недостатком известного способа балансировки шатуна является низкая точность, обусловленная большими остаточными значениями тангенциальных сил инерции шатуна, действующими на поршень. Указанные силы возникают из-за того, что равнодействующая сил инерции шатуна при его колебательном движении приложена между осями кривошипной и поршневой головок, что вызывает соответствующие реакции как на оси шатуна, так и на оси поршня. 45
Целью изобретения является повышение,точности балансировки шатуна.
Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу балансировки шатуна, заключающемуся в том, что регулируют положение его центра масс, оси привеса и качания шатуна как физического маятника совмещают
1 с осями его поршневой и кривошипной головок
На чертеже показано устройство для реализации способа балансировки шатуна.
Устройство содержит основание (не показано), размещенную на нем с воэможностью поворота вокруг собственной оси платформу 1, закрепленные на платформе 1 палец 2 для установки шатуна 3 и датчик 4 усилия. Расстояние между осями пальца 2 и платформы 1 равно расстоянию между осями поршневой и кривошипной головок шатуна 3.
Способ балансировки шатуна реализуется следующим образом.
Шатун 3 устанавливают на палец 2, например, кривошипной головкой и приводят платформу 1 в колебательное движение, регистрируя показания датчика 4 усилия. По результатам измерения производят корректировку масс шатуна таким образом, чтобы показания датчика 4 усилия равнялись нулю.
Равенство нулю показаний датчика 4 свидетельствует о том, что равнодействующая сил инерции шатуна 3 при его колебательном движении приложена к оси кривошипной головки, которая, таким образом, является осью качаний шатуна 3 как физического маятника, осью привеса которого является ось поршневой головки.
Таким образом, благодаря тому, что оси качания и привеса шатуна как физического маятника совмещаются с осями кривошипной и поршневой головок, повышается точность балансировки за счет уменьшения тангенциальнык сил инерции шатуна, действующих на поршень.
Попросил меня товарищ KH9Z ему шатуны отбалансировать, привез, вручил. Собственно на то и были потрачены гаражные выходные. На этот раз я решил попробовать сделать все то же, но с двумя весами. Суть этого способа в том, что получив показания с обоих весов, которые взвешивают и головку и жЁпку шатуна, мы можем их сложить и понять, истинны ли показания. Но обо всем по порядку. Сразу извиняюсь за фото, специально, чтобы получше все показать взял нормальный фотик, но только приехав домой узнал, что его оказывается недавно утопили. Итог — половины сделанных фоток нет, те что есть, просто ахтунг.
Самая тривиальная часть — развешать крышки шатунов.Ничего в этом сверхъестественного, как вы понимаете нет. Определяем самую легкую, берем болгарку и подпиливаем остальные, пока не увидим заветную цифру. Я пилю углы — по моему убеждению это минимально вмешательство в заводскую форму. Тут видно:
После этого делаем вот такую самопальную конструкцию и далее взвешиваем шатуны в сборе, опять же находим самый легкий:
После того как получили вес всех шатунов и определили самый легкий, ставим его на получившийся "стенд", смотрим сколько весит головка и жопка.
Есть один нюанс, даже одинаковые по модели весы имеют некоторую погрешность относительно друг друга, к примеру между этой парой весов есть разница в показаниях в 0.8г. т.е. один и тот же шатун на разных весах весит точно с указанной разницей. Само собой эта погрешность будет вносить вклад в измерение и нам необходимо её учитывать при оценке.
Получив показания 680.7 (на фото выше) и 681,5 (фото нет, хнык), мы, зная погрешность прибавляем её половину к меньшему значению: 680,7+0,4= 681,1 г и получаем вес, который можно сравнивать с суммой головки и жёпки:
187+494.1=681,1 г
Как видите сумма головок ему и ровна с точностью до 0,1г. Только достигнув такой точности имеет смысл дальше продолжать взвешивать, в противном случае можно напилить не пойми чего или пилить по кругу, не понимая, почему никак не попасть. Так же имеет смысл иногда перепроверять эталонный (самый легкий) шатун, потому как иногда весы начинают показывать на 0,1-0,5г больше, меньше, чем было только что, разница между двумя весами так же может гулять в пределах от 0,6г до 1.2г (кЕтай же)). Чаще всего разница изменяется, когда долго не трогаешь весы и они выключаются, а потом при включении тарируются. Чтобы разница/погрешность не повлияла на результат, необходимо сначала все взвесить, записать результаты, обязательно проверить после последнего шатуна первый — не изменились ли его значения и только тогда результаты взвешивания использовать.
Дальше все просто — смотрим вес шатуна, видим, что тяжелее, головка или жЁпка относительно эталонного шатуна (самого легкого) и потихоньку подгоняем, снимая по очереди с обоих сторон, чтобы попасть в показания эталонного. Как вы понимаете, крышки шатунов мы больше не трогаем, они уже развешаны. Если нужно снять с этой стороны — ищем другие места)) Я снимал все ассиметричное, благо у вазовских шатунов
асимметрии много.
Хотел отфоткать итог моих мучений, но на карте нашел только половину фоток. Для начала вес всех шатунов в сборе, он сравнен до 0,1г: